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嵌入式软件分层设计基于STM32裸机单片机软件架构实战

共计 30 章节

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课程导论与分层思想

为什么需要分层？裸机开发的痛点 · 分层架构的核心理念与收益

课程导论分层思想

开发环境搭建

Keil MDK安装 · STM32CubeMX配置 · 工程模板建立与烧录验证

开发环境搭建Keil

硬件抽象层(HAL)设计理念

HAL层的作用 · 与MCU解耦的思路 · 接口定义规范

HAL硬件抽象层

GPIO驱动层封装

从寄存器到函数 · 输入输出模式封装 · 中断回调机制设计

GPIO驱动层封装

定时器(TIM)驱动层封装

基本定时 · PWM输出 · 输入捕获的接口抽象

串口(UART)驱动层封装

轮询模式 · 中断模式 · DMA模式的统一接口设计

I2C与SPI总线驱动封装

总线协议抽象 · 多设备管理 · 超时处理机制

ADC与DAC驱动封装

单次转换 · 连续转换 · 多通道扫描的接口设计

外部中断(EXTI)与NVIC管理

中断向量表理解 · 优先级分组 · 中断服务函数封装

DMA控制器驱动封装

内存到外设 · 外设到内存 · 内存到内存的传输抽象

DMA控制器驱动封装

RTC与备份寄存器驱动

实时时钟读取 · 闹钟设置 · 备份域数据保持

RTC备份寄存器驱动

看门狗(WDG)驱动封装

独立看门狗(IWDG)与窗口看门狗(…

板级支持包(BSP)设计

BSP与HAL的区别 · 板级外设初始化 · 引脚复用管理

BSP板级支持包

中间件层设计

中间件层的定位 · 常用中间件(如FATFS · FreeModbus)的集成思路

间件层设计间件层的定位

软件定时器管理

基于SysTick的软定时器实现 · 回调注册与超时处理

软件定时器管理SysTick

环形缓冲区(FIFO)设计

生产者-消费者模型 · 临界区保护 · 中断安全操作

FIFO环形缓冲区

状态机框架设计

有限状态机(FSM)的实现 · 状态表驱动 · 事件驱动机制

状态机框架设计FSM

消息队列与事件驱动

裸机下的消息队列实现 · 事件标志组 · 异步通信模式

消息队列事件驱动

任务调度器(协程)设计

基于状态机的非抢占式调度 · 时间片轮转 · 优先级设计

任务调度器协程

低功耗管理框架

睡眠模式 · 停止模式 · 待机模式切换

低功耗管理框架睡眠模式

错误处理与断言机制

断言宏设计 · 错误码定义 · 故障记录与恢复策略

错误处理断言机制

日志系统设计

分级日志(DEBUG/INFO/WA… · 串口输出 · Flash存储

日志系统设计DEBUG/INFO/W…

参数存储与管理

EEPROM模拟 · Flash读写抽象 · 参数校验与默认值恢复

参数存储管理

Bootloader设计基础

分区规划 · 跳转逻辑 · 固件校验与升级流程

Bootloader设计基础

通信协议栈设计

自定义协议帧格式 · CRC校验 · 超时重传机制

通信协议栈设计自定义协议帧格式

模块间解耦设计

回调函数注册 · 观察者模式 · 依赖注入思想

模块间解耦设计回调函数注册

单元测试与模拟

硬件无关测试 · Mock对象设计 · 自动化测试框架集成

单元测试模拟

代码规范与文档生成

命名规范 · 注释规范 · Doxygen文档自动生成

代码规范文档生成

智能家居网关：需求分析 · 分层架构设计 · 模块划分与集成

项目实战智能家居网关

便携式数据采集仪

项目实战便携式数据采集仪