一种基于BIOS的WINCE启动方法

Windows CE.NET是微软公司向嵌入式领域推出的一款操作系统。它最大程度继承了桌面版Windows操作系统的丰富功能，同时又赋予了许多新特性，以适应嵌入式领域的实际要求。无论是商业应用还是多媒体消费需求，都能被采用CE操作系统的设备轻松满足。最新的.NET版本较之3.0版本，在实时性和稳定性上有大幅度提高，并广泛地被平板电脑、数码相机、彩屏手机、PDA等多种高性能产品所采用，同时工业控制中的用户也在不断增多。

1 WINCE启动方法

WINCE并不是一个通用的安装版操作系统，在各种嵌入式硬件设备中，一款CE系统通常只会针对某一种硬件平台生成。Boot Loader是定制Windows CE操作系统过程中一个重要的开发环节。在整个系统正常启动后，Boot Loader通过不同的方式加载CE的内核文件nk.bin。当Boot Loader把nk.bin解压到RAM后就把CPU控制权交给CE内核。在X86平台下，有三种Boot Loader:x86 ROM Boot Loader，x86 BIOS Boot Loader和MSDOS+Loadcepc。其中，x86 ROM Boot Loader因为要代替BIOS完成平台的初始化工作，需要CE开发者读懂它的源码并根据不同的平台修改，难度比较大。对于MSDOS+Loadcepc，首先启动到MSDOS，再执行loadcepc.exe，让loadcepc加载nk.bin到内存，再把CPU控制权交给CE内核程序。这种方法需要DOS系统的支持。

1.1 BIOS Boot Loader启动过程

　　这里着重介绍BIOS Boot Loader。它的引导顺序是:系统上电后BIOS执行完硬件初始化和配置，然后检查引导设备的启动顺序。如果引导设备是硬盘、CF卡、DOC(Disk-On-Chip)一类的存储设备，则就加载这些存储器上的主引导扇区(Master Boot Sector)中的实模式代码到内存，并执行这些代码。这里提到的代码被称为主引导记录(MBR)。MBR首先在分区表(同样位于主引导扇区)中寻找活动分区，如果存在活动分区，则加载位于这个活动分区的第一个扇区上的代码到内存，然后执行这些代码。这里提到的活动分区的第一个扇区被称为引导扇区(Boot Sector)。引导扇区上的代码的功能是找到并且加载BIOS Boot Loader，BIOS Boot Loader再加载nk.bin。使用BIOS Boot Loader方式，需要制作启动盘，Bsect.img和BLDR.BIN分别为引导扇区文件和WINCE的加载文件。执行"mkdisk C:"批处理命令将这两个文件写到磁盘上。mkdisk会设置Boot Loader的隐藏属性，这样在列出根目录下所有文件时不会显示Boot Loader的文件。这种方法的优点是不需要DOS系统就可以直接启动系统，这是一种常用的启动WINCE的方法;缺点是需要通过专门的工具制作启动盘，操作相对复杂，如果要更换不同的存储设备，则都要进行这一系列的操作才能完成。具体引导过程如图1所示。

1.2 BIOS Boot Loader启动代码分析

　　通过上面的分析，BIOS Boot Loader的工作的过程已经清楚，下面分析启动过程中需要的文件。

　　首先分析引导扇区(BootSector)文件Bsect.img。其主要包括一个引导程序和一个称作BPB(Bios Parameter Block)的本分区参数记录表。BPB表记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根目录大小、FAT个数、分配单元的大小等重要参数。引导程序是Bsect.img的关键部分，通过"mkdisk C:"替换原有引导扇区的主要目的是改变引导程序。

　　下面是Bsect.img的BPB和引导程序的部分代码，包括参数的传递以及控制权移交给BLDR，这也是加载NK.BIN的最后一步。

…

;BIOS parameter block(BPB)

VerId db ′ ′ ;7C03

BytePerSect dw 0000 ;7C0B

SectPerClust db 00 ;7C0D

RsvdSects dw 0000 ;7C0E

NumFATs db 00 ;7C10

NumRootEntrys dw 0000 ;7C11

SectPerPart dw 0000 ;7C13

MediaDesc db 00 ;7C15

SectPerFAT dw 0000 ;7C16

SectPerTrack dw 0000 ;7C18

NumHeads dw 0000 ;7C1A

NumHiddenSectL dw 0000 ;7C1C

NumHiddenSectH dw 0000 ;7C1E

TotalSectorsL dw 0000 ;7C20

TotalSectorsH dw 0000 ;7C22

DriveId db 00 ;7C24

TempVal db 00 ;7C25

ExtRecordSig db 00 ;7C26

VolSerNumL dw 0000 ;7C27

VolSerNumH dw 0000 ;7C29

VolLabel db ′ ′ ;7C2B

TypeFAT