Windows XP Embedded und - FZI

Windows XP embedded mit
.NET Framework 2.0 für Fischertechnik
Johannes Michler, Marc Schanne (michler|schanne@fzi.de)
Microsoft Windows XP Embedded inklusive
SP2 Feature Pack 2007 mit Fischertechnik-
DLL und .NET-Wrapper.
Zusammenfassung
Dieser Artikel befasst sich mit dem Aufsetzen
von Windows XP Embedded inklusive der
Unterstützung für das .NET Framework.
Zudem wird das Integrieren der USB-Treiber
für die Fischertechnik Steuerschnittstelle Robo
Interface beschrieben.
Die Beschreibung umfasst folgende Vorgänge:
Einrichten eines Laptops unter Windows
XP auf dem die XP Embedded (XPe)
Tools installiert werden.
Erstellen eines Windows XP Embedded
Images mit Unterstützung für das .NET
Framework und Integration des
Fischertechnik USB Treibers für das
ROBO Interface.
Nutzung von Windows PE, um die Daten
auf einen Zielrechner zu übertragen.
Motivation
Windows XP Embedded bietet gegenüber
einem normalen Windows XP Professional,
auf dem das System beruht, den Vorteil der
Modularität. Diese ermöglicht es, ein System
zu erstellen, welches genau die benötigten
Komponenten enthält. Dadurch entsteht ein
kleineres, sichereres und auf älterer Hardware
auch schnelleres System. In der neuen Version
von Windows XPe ist zudem das .NET
Framework 2.0 vollständig enthalten. Die
eingeschränkte Compact Framework Variante
ist ebenfalls verfügbar und kann als Modul
beim Erzeugen des Images ausgewählt werden.
Windows XP Embedded ist wie die normale
Professional-Version nur auf x86 Hardware
lauffähig 1 . Dies hat den Vorteil, dass
gewöhnliche Windowstreiber, in unserem Fall
1 im Gegensatz zu Windows CE, welches auch für
verschiedene andere CPUs wie ARM verfügbar ist.
der USB Treiber für die Fischertechnik-Steuerschnittstelle,
der lediglich in binärer Form
vorliegt, ohne Probleme nutzbar sind.
Ziel des Projektes ist es, ältere Hardware für
die Steuerung eines Fischertechnik Roboters
unter Windows XPe einzusetzen. Als
Zielrechner dient dabei ein ausrangiertes
Medion Notebook. Für die Zukunft ist evtl. die
Nutzung eines „echten“ x86-Embedded-
Boards geplant.
Teil 1: Grundsätzliches
Vorgehen zum Erstellen eines
XPe-Images
Dieser Teil erläutert wie XP Embedded auf
dem Entwicklungsrechner installiert, der
Zielrechner vorbereitet und für diesen eine
Hardwarekomponente für XPe erstellt wird.
Installation von XP Embedded auf
dem Entwicklungsrechner
XP Embedded mit Service Pack 2 besteht aus 3
CDs, zusätzlich gibt es das XPe Feature Pack
2007.[1]
Zunächst müssen von CD 1 der Datenbankserver
und die XP Embedded Tools installiert
werden. Anschließend kann von CD 2 die
eigentliche Komponentendatenbank erstellt
werden. Erst jetzt lässt sich das Service Pack 2,
welches sich auf CD 3 befindet, installieren.
Dieses besteht zunächst aus einem Update für
die SQL Desktop Edition. Anschließend
werden neuere Tools und schließlich das
Update für die eigentliche Datenbank
eingespielt. Das abschließend zu installierende
Feature Pack besteht ebenfalls wieder aus einer
neuen Version der Tools und der
Komponentendatenbank.

Auswahl eines Zielrechners
Für die Einrichtung des Zielrechners wird die
Windows PE 2 Umgebung genutzt. Hierfür
sollte der Rechner mit einer Netzwerkkarte
ausgerüstet sein, die ohne Treiber unter
Windows XP (und damit auch unter Windows
PE) erkannt wird. Außerdem sollte der
Arbeitsspeicher mindestens 256MB groß sein,
da es sonst zu Problemen bei der Installation
des .NET Frameworks während des ersten
Startvorgangs kommen kann.
Partitionieren und Formatieren der
Festplatte
Um die Festplatte des Zielsystems zu
formatieren eignet sich Windows PE, welches
zum Beispiel auf CD 1 von Windows XP
Embedded zu finden ist. Sollte sich auf der
Festplatte noch keine aktive Windowspartition
befinden, kann eine solche mit folgenden
Befehlen erstellt werden.
DISKPART
SELECT DISK 0 CLEAN CREATE PARTITION PRIMARY
LIST PARTITION
SELECT PARTITION 1 ACTIVE
EXIT
EXIT
Dadurch wird eine neue, standardmäßig 16 GB
große Partition erstellt, als aktiv markiert und
anschließend Diskpart und Windows PE
beendet. Nach dem Neustart (wieder mit der
Windows PE CD) lässt sich die neu erstellte
Partition formatieren.
FORMAT C: /FS:NTFS /q
Erfassen der Hardwareinformationen
des Rechners
Um ein Windows XP Embedded Image für ein
Gerät zu erstellen, kann auf dem Zielrechner
das Target Analyzer Tool (tap.exe) genutzt
werden, das automatisch Informationen über
die verwendete Hardware sammelt. Es ist auf
der Windows PE CD im XPe Ordner
vorhanden. Durch einen Aufruf auf dem
Zielsystem kann eine Devices.pmq XML-
Datei erstellt werden, die eine Beschreibung
aller identifizierter Hardwareteile enthält.
2 Windows PE (Preinstallation Environment) ist ein
abgespecktes Windows, welches sich von
verschiedenen externen Medien booten lässt.
Diese Datei muss auf den Entwicklungsrechner
kopiert werden. Dazu kann zu diesem wie folgt
eine Netzwerkverbindung hergestellt werden.
NET USE Z: \\IP\XPe /USER:HOST\Administrator
XPe ist dabei eine Freigabe auf dem
verwendeten Host-Rechner HOST mit der IP-
Adresse IP.
Jetzt kann (unter der Annahme dass X die
Windows PE CD enthält und Z das neu
verbundene Netzlaufwerk ist) die
Konfiguration folgendermaßen erfasst werden.
X:\XPE\TAP /O Z:\VPC-HW.PMQ
Die folgenden Schritte sind wieder auf der
Entwicklungsmaschine auszuführen.
Erstellen der Hardwarekomponente
für den Zielrechner
Der Component Designer ermöglicht das
erstellen neuer Hardwarekomponenten für
Windows XPe, zum Beispiel aus der oben
erstellten XML-Hardwarebeschreibung. Dazu
wird diese Datei mittels File – Import
eingelesen. Der neu erstellten Komponente
kann jetzt ein sinnvoller Name gegeben
werden, hier z.B. medion-hw.
Um die Konfiguration der Komponente
abzuschließen, muss nun noch unter Prototype
mittels Browse… und dort unter Software-
Test & Development die Selector Prototype
Component in der neusten Version (.3333)
ausgewählt werden. Abschließend wird die neu
erstellte Komponente mittels File – Save als
SLD Datei gespeichert und der Component
Designer vorerst beendet.
Importieren der Komponente in die
XPe-Datenbank
Die eben erstelle SLD-Datei kann jetzt in die
XP-Embedded Datenbank importiert werden.
Dies geschieht im Component Database
Manager unter Import… Dort wird die neu
erstellte SLD-Datei ausgewählt. Das
Repository root sollte bereits auf
\\HOST\Repositories voreingestellt sein
(vergleiche Abb.1).
Die Vorbereitungen zur Erstellung eines
Windows XPe Images für das Notebook sind
nun abgeschlossen.

Teil2: Erstellen und Integrieren
der Fischertechniktreiber-
Komponente
Dieser Teil beschäftigt sich mit der
Integration des Fischertechnik
Treibers.
Vorbereitung des Treibers
Zunächst muss der Fischertechnik-
Treiber, der beispielsweise im
Verzeichnis Driver der ftlib.zip
Bibliothek [2] zu finden ist, in ein
beliebiges Verzeichnis entpackt
werden. In diesem sollte sich nun
die Konfigurationsdatei ftusb.inf
sowie der eigentliche Treiber
ftusb.sys befinden.
Erstellen von Komponente
und Repository
Im Component Designer wird der
Treiber in das Image integriert.
Dazu wird wieder unter File –
Import zunächst der Typ auf inffile
gesetzt und anschließend die
ftusb.inf aus dem vorherigen Schritt
ausgewählt. Dadurch werden drei
neue Treiberkomponenten erstellt:
Robo Interface, I/O Extensions und
RF Data Link.
Nun muss mittels Rechtsklick auf
Repositories - Add Repository
noch eine Datenablage für die
eigentliche Treiberdatei erstellt
werden. Diese wird anschließend
mit Browse (neben dem Source
Path Textfeld) mit dem Verzeichnis
des Treibers gefüllt und mit einem
Namen (z.B. Fischertechnik USB
Treiber) versehen (siehe Abb. 1).
Abschließend muss das neu erstellte
Repository zu den eigentlichen
Treiberkomponenten hinzugefügt werden.
Dazu öffnet man diese nacheinander und wählt
unter Repositories… den Fischertechnik
USB Treiber aus (vergleiche Abb. 2).
Auch diese Komponente wird nun wieder in
einem beliebigen Ordner gespeichert und
abschließend im Component Database
Manager genauso wie die medion-hw
Komponente importiert. Dadurch sollte unter
\\HOST\Repositories ein neues Verzeichnis
Abb. 1: Repository des Treibers
Abb. 2: Treiberkomponente
für das Fischertechnik-Repository erstellt
werden, in dem sich die ftusb.sys befindet.
Teil3: Erstellen und Kopieren
des Images auf den Zielrechner
Im nächsten Schritt kann nun das XPe-Image
konfiguriert und erstellt werden. Anschließend
wird es mittels des Robocopy Tools unter
Windows PE auf den Zielrechner kopiert

Erstellen des Windows XP Embedded
Images
Das eigentliche Image wird mit dem Target
Designer konfiguriert und erstellt. Zunächst
wird ein neues Projekt mittels File – New
angelegt. Nun können einzelne Komponenten
aus der Komponentenliste hinzugefügt werden.
Es empfiehlt sich zunächst die im vorherigen
Schritt erstellte Hardwarekomponente, in
unserem Fall medion-hw, mittels Rechtsklick
und Add hinzuzufügen. Außerdem sind
folgende Komponenten notwendig:
Kiosk/Gaming Console unter Design
Templates
Runtime Quick Start Helper unter
Software / Test & Development
.NET Framework 2 aus der selben
Rubrik
Um das Image zu erstellen, werden zunächst
mit F5 eventuelle Abhängigkeiten überprüft.
Anschließend kann mit F7 das Image selbst
erstellt werden.
Im Folgenden wird wieder angenommen, dass
der Zielordner des Images als XPe auf dem
Host-Rechner freigegeben wurde.
Robocopy installieren
Zum kopieren des Images auf den Zielrechner
wird das Tool Robocopy verwendet. Es findet
sich beispielsweise im Windows Server 2003
Resource Kit.[3]
Nachdem dieses auf dem Host-Rechner
installiert wurde kann das Programm von
C:\Programme\Windows Resource Kits\ Tools\
robocopy.exe in das Image-Verzeichnis kopiert
werden.
Es empfiehlt sich, dort auch einen Ordner
Fischertechnik zu erstellen, in dem sich das
Testprogramm aus der FTLib und evtl. eine
selbstgeschrieben kleine Anwendung befindet.
Dieser Ordner wird dann durch Robocopy
ebenfalls auf den Zielrechner kopiert, wodurch
das spätere Kopieren entfällt.
Übertragen des XP Embedded auf
den Zielrechner
Das Image kann jetzt auf den Zielrechner
übertragen werden. Unter obiger Annahme,
dass sich die Daten unter \\HOST\XPe
befinden und dieses Verzeichnis im Windows
PE als Laufwerk Z eingebunden ist, geschieht
dies mit folgendem Befehl.
Z:\ROBOCOPY z:\ c:\ *.* /E
Windows XP Embedded starten
Nachdem der Zielrechner mit Exit neu
gestartet und die Windows PE CD entfernt
wurde, startet der Rechner das neue Windows
XP Embedded. Dabei wird zunächst der First
Boot Agent ausgeführt, der unter anderem die
Registrierung erstellt und das .NET
Framework installiert. Anschließend startet der
Rechner automatisch neu, die Installation ist
abgeschlossen und man kann sich als
Administrator ohne Passwort anmelden.
Fischertechnik-Test
Abschließend kann man auf dem Gerät
beispielsweise die Steuerungssoftware von
Fischertechnik ausführen, um zu prüfen ob das
USB Gerät korrekt erkannt wurde. Auch jede
andere mit dem .NET Framework erstellte
Anwendung für Fischertechnik sollte genauso
wie auf einem „normalen“ Windows XP
funktionieren.
Referenzen
Das Vorgehen zum Erstellen eines XP
Embedded Abbildes ähnelt dem Vorgehen von
Mario Biazzi für virtuelle PCs [4].
Weitere Informationen zu Windows XP
embedded finden sich auf der Homepage [5],
insbesondere die Tutorien [6] erweisen sich als
sehr hilfreich.
Vertiefendes findet sich in der MSDN Library
zum Thema Windows XP Embedded [7], zum
Beispiel zum Thema Remote Debugging [8],
in der „Get Embedded Kolumne“ [9].
[1] go.microsoft.com/?linkid=5705014
[2] www.fischertechnik.de/de/computing/download/zip/
FtLib_V1_61a.zip
[3] www.microsoft.com/downloads/details.aspx?
FamilyID=9d467a69-57ff-4ae7-96ee-b18c4790cffd
[4] msdn2.microsoft.com/en-us/library/aa460095.aspx
[5] msdn.microsoft.com/embedded/
[6]msdn2.microsoft.com/en-us/embedded/aa731297.aspx
[7] msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms950428.aspx
[8] msdn2.microsoft.com/en-us/library/aa459154.aspx
[9] msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms376786.aspx