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嵌入式系统架构设计与软件分层项目落地实践

共计 30 章节
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01
课程导论与项目全景
嵌入式系统架构演进史 · 软件分层思想的价值 · 一个实战项目的全景图（智能家居网关）
课程导论项目全景
02
硬件抽象层（HAL）设计
HAL设计原则 · MCU外设驱动封装（GPIO/UAR… · HAL层接口规范与实战
HAL硬件抽象层
03
板级支持包（BSP）构建
BSP与HAL的区别 · 时钟树配置 · 中断向量表管理
BSP板级支持包
04
操作系统抽象层（OSAL）
RTOS选型考量（FreeRTOS/… · OSAL接口设计（任务/信号量/队列… · 多平台适配
OSAL操作系统抽象层
05
中间件层设计（上）
文件系统（LittleFS/FATF… · KV存储（EasyFlash）的设计…
间件层设计LittleFS/FAT…
06
中间件层设计（下）
网络协议栈（lwIP）移植与优化 · MQTT/CoAP协议客户端封装 · OTA升级组件设计
间件层设计lwIP
07
应用框架层
状态机框架设计 · 消息总线（发布-订阅模式） · 软件定时器管理
应用框架层状态机框架设计
08
业务逻辑层
模块化业务组件设计 · 配置管理模块 · 日志系统设计（分级/异步/远程日志）
业务逻辑层模块化业务组件设…
09
驱动开发实战（字符设备）
GPIO按键驱动（消抖/长按/短按/… · PWM呼吸灯驱动 · ADC电池检测驱动
驱动开发实战字符设备
10
驱动开发实战（总线设备）
I2C温湿度传感器（SHT30）驱动 · SPI Flash（W25Q64）驱… · UART GPS模块驱动
驱动开发实战总线设备
11
驱动开发实战（复杂设备）
LCD显示屏驱动（ST7789/SS… · 触摸屏驱动（FT6336） · Wi-Fi模块（ESP8266/ES…
驱动开发实战复杂设备
12
内存管理策略
静态内存分配 vs 动态内存分配 · 内存池设计 · 内存泄漏检测机制
内存管理策略vs
13
任务设计与调度优化
任务优先级设计原则 · 任务间通信机制选择（队列/信号量/事… · 任务栈大小估算
任务设计调度优化
14
时间管理与同步
高精度定时器实现 · 软件RTC · 时间同步机制（NTP）
时间管理同步
15
数据采集与处理
传感器数据滤波算法（均值/中值/卡尔… · 数据校准与标定 · 数据上报策略
数据采集处理
16
通信协议设计（上）
自定义应用层协议设计（帧头/校验/序… · 数据序列化（JSON/CBOR/Pr… · 协议解析状态机
通信协议设计自定义应用层协议…
17
通信协议设计（下）
AT指令集设计 · Modbus协议移植与实现 · BLE GATT服务设计
通信协议设计AT
18
固件升级（FOTA）实战
差分升级算法（bsdiff/hdif… · 双备份启动策略（A/B分区） · 升级失败回滚机制
FOTA固件升级
19
安全机制设计
安全启动链 · 固件加密（AES/RSA） · 安全存储（密钥管理）
安全机制设计安全启动链
20
低功耗设计实战
功耗模型分析 · 睡眠-唤醒机制 · 外设电源管理
低功耗设计实战功耗模型分析
21
单元测试与集成测试
测试框架选择（Unity/CMock… · HAL层Mock测试 · 业务逻辑单元测试
单元测试集成测试
22
硬件调试与软件调试
JTAG/SWD调试技巧 · 逻辑分析仪使用 · printf调试 vs SEGGER…
硬件调试软件调试
23
性能分析与优化
CPU负载分析 · 内存使用分析（ROM/RAM） · 函数执行时间测量
性能分析优化
24
代码规范与文档
编码规范（MISRA-C/MISRA… · Doxygen文档生成 · Git分支管理策略
代码规范文档
25
项目构建系统
CMake/Makefile构建 · Kconfig配置系统 · 模块化编译
项目构建系统CMake/Makefi…
26
持续集成与自动化测试
CI/CD流水线搭建 · 自动化编译与静态检查 · 自动化测试（HIL/SIL）
持续集成自动化测试
27
实战项目（一）
智能家居网关需求分析 · 系统架构设计 · 硬件选型（MCU/传感器/通信模块）
实战项目智能家居网关需求…
28
实战项目（二）
HAL/BSP/OSAL层实现 · 中间件集成 · 应用框架搭建
实战项目HAL/BSP/OSAL
29
实战项目（三）
业务逻辑实现（数据采集/上报/远程控… · FOTA与安全机制集成
实战项目业务逻辑实现
30
实战项目（四）
系统联调 · 性能优化 · 低功耗调优
实战项目系统联调