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嵌入式软件分层设计与驱动分离优化实战

共计 30 章节
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01
课程导论与分层架构全景
为什么需要分层？从裸机开发到分层架构… · 经典三层架构（HAL · DRV
课程导论分层架构全景
02
硬件抽象层（HAL）设计原则
HAL的定义与职责 · 接口设计规范（命名 · 参数
HAL硬件抽象层
03
HAL层实战
GPIO驱动抽象 · 读写 · 中断）
HAL层实战
04
HAL层实战
UART驱动抽象 · 接收 · 配置）
HAL层实战
05
HAL层实战
定时器驱动抽象 · PWM · 输入捕获）
HAL层实战
06
设备驱动层（DRV）设计模式
DRV层的定位与边界 · 设备对象模型设计 · 驱动注册与注销机制
DRV设备驱动层
07
DRV层实战
SPI Flash驱动 · 命令集封装 · 读写擦除接口实现
DRV层实战
08
DRV层实战
I2C传感器驱动 · 传感器数据采集与校准 · 多实例支持设计
DRV层实战
09
DRV层实战
LCD显示驱动 · 字符与图形绘制接口 · 多图层支持
DRV层实战
10
应用层（APP）架构设计
APP层的职责与约束 · 任务划分与状态机设计 · 消息队列与事件驱动机制
APP应用层
11
驱动分离优化
接口与实现分离 · 抽象结构体与函数指针表 · 多后端支持（如软件模拟与硬件真实驱动…
驱动分离优化接口
12
驱动分离优化
依赖注入与回调机制 · 回调函数注册机制 · 事件驱动与异步通知
驱动分离优化依赖注入
13
驱动分离优化
配置与代码分离 · 链接脚本 · JSON解析）
驱动分离优化配置
14
驱动分离优化
分层间的通信机制：同步调用与异步调用 · 信号量与互斥锁在分层中的应用 · 数据管道设计
驱动分离优化分层间的通信机制
15
驱动分离优化
错误处理与日志系统：统一错误码定义 · 断言与异常处理策略 · 分级日志系统设计（调试
驱动分离优化错误处理
16
驱动分离优化
单元测试与Mock驱动 · Mock对象设计 · 自动化测试框架集成
驱动分离优化Mock
17
驱动分离优化
性能分析与优化 · 函数调用开销测量 · 内联与宏的权衡
驱动分离优化性能分析
18
驱动分离优化
低功耗设计中的分层策略 · 驱动层的休眠/唤醒接口 · APP层的功耗状态机
驱动分离优化低功耗设计
19
驱动分离优化
多任务环境下的分层设计 · 任务优先级与驱动互斥 · 中断与任务间的数据同步
驱动分离优化多任务环境下的分…
20
驱动分离优化
驱动热插拔与动态加载 · 设备树（Device Tree）概念… · 资源冲突检测
驱动分离优化驱动热插拔
21
实战项目一
智能传感器数据采集系统（上） · 系统架构设计 · HAL层实现（I2C
实战项目一智能传感器数据采…
22
实战项目一
智能传感器数据采集系统（下） · APP层实现（数据融合与上报） · 系统联调
实战项目一智能传感器数据采…
23
实战项目二
工业控制面板（上）：需求分析 · 按键与显示分层设计 · HAL层实现（按键矩阵
实战项目二工业控制面板
24
实战项目二
工业控制面板（下） · 菜单驱动） · APP层实现（状态机与用户交互）
实战项目二工业控制面板
25
实战项目三
无线通信网关（上）：需求分析 · 通信协议栈分层设计 · HAL层实现（UART
实战项目三无线通信网关
26
实战项目三
无线通信网关（下） · APP层实现（数据路由与协议转换） · 吞吐量优化
实战项目三无线通信网关
27
代码重构与维护
分层架构的代码审查要点 · 重构技巧（提取接口 · 消除重复
代码重构维护
28
分层架构的常见反模式
上帝类 · 泥球架构 · 泄漏抽象
分层架构的常见反…上帝类
29
从单核到多核
分层架构在多核MCU上的适配 · 核间通信与数据共享 · 缓存一致性问题与解决方案
从单核到多核MCU
30
课程总结与未来展望
分层架构的收益回顾 · 新趋势（如Zephyr RTOS · Rust for Embedded）
课程总结未来展望