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MCU嵌入式软件分层架构与模块化设计实战

共计 30 章节
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01
课程导论与分层架构全景
为什么需要分层架构？MCU软件开发的… · 经典三层架构（HAL · OSAL
课程导论分层架构全景
02
开发环境搭建与工程模板
IDE选择与配置（Keil/IAR/… · 编译器与调试器配置 · 版本控制（Git）入门
开发环境搭建工程模板
03
硬件抽象层（HAL）设计（上）
GPIO驱动封装 · 寄存器操作 vs 标准库 vs HA… · 设计可移植的HAL接口
HAL硬件抽象层
04
硬件抽象层（HAL）设计（下）
UART驱动封装 · SPI/I2C驱动封装 · 中断管理与回调机制
HAL硬件抽象层
05
操作系统抽象层（OSAL）设计
为什么需要OSAL？任务创建与管理 · 信号量与互斥锁 · 消息队列与事件标志组
OSAL操作系统抽象层
06
定时器与时间管理
软件定时器设计 · 硬件定时器封装 · 时间片轮转调度
定时器时间管理
07
内存管理与数据缓冲
静态内存分配 vs 动态内存分配 · 环形缓冲区设计 · 内存池管理
内存管理数据缓冲
08
状态机与事件驱动架构
有限状态机（FSM）原理 · 状态表 vs 状态模式 · 事件驱动框架设计
状态机事件驱动架构
09
通信协议栈设计（上）
自定义通信协议设计（帧头 · 帧尾 · 校验）
通信协议栈设计自定义通信协议设…
10
通信协议栈设计（下）
CAN总线驱动封装 · CANopen协议栈移植 · 实战：CAN总线温控节点
通信协议栈设计CAN
11
存储管理（Flash/EEPROM）
Flash驱动封装 · 参数存储与读取 · 磨损均衡算法
Flash/EEPROM存储管理
12
日志系统与调试手段
串口日志输出封装 · 日志等级与过滤 · SEGGER RTT使用
日志系统调试手段
13
看门狗与系统安全
独立看门狗（IWDG）与窗口看门狗（… · 喂狗策略 · 系统异常处理与复位
看门狗系统安全
14
低功耗设计
MCU低功耗模式（Sleep/Sto… · 外设功耗管理 · 唤醒源管理
低功耗设计MCU
15
Bootloader设计（上）
Bootloader原理与启动流程 · Flash分区规划 · 固件校验（CRC/MD5）
Bootloader设计
16
Bootloader设计（下）
固件加密与安全启动 · 双备份启动（A/B Swap） · 远程升级（OTA）框架
Bootloader设计
17
模块化中间件设计
传感器管理中间件 · 执行器管理中间件 · 算法模块封装（PID控制）
模块化间件设计
18
配置管理与参数化设计
配置文件设计（JSON/XML/C结… · 运行时参数修改 · 配置校验与默认值
配置管理参数化设计
19
单元测试与自动化测试
嵌入式单元测试框架（Unity/CM… · 模拟（Mock）硬件依赖 · 持续集成（CI）基础
单元测试自动化测试
20
代码规范与静态分析
MISRA-C规范要点 · 代码风格与命名约定 · 静态分析工具（PC-Lint/Cov…
代码规范静态分析
21
RTOS进阶
FreeRTOS内核深入 · 任务优先级与调度策略 · 中断嵌套与临界区
RTOS进阶
22
DMA与零拷贝技术
DMA原理与配置 · DMA与中断协同 · 零拷贝数据流设计
DMA零拷贝技术
23
实时性与性能分析
系统实时性指标 · 代码执行时间测量 · 性能分析工具（Tracealyzer…
实时性性能分析
24
安全性与可靠性设计
数据校验与纠错（ECC） · 冗余设计 · 故障注入测试
安全性可靠性设计
25
多核与异构架构
多核MCU架构（Cortex-M7+… · 核间通信（IPC） · 资源共享与同步
多核异构架构
26
图形界面与HMI设计
LVGL图形库移植 · UI组件封装 · 触摸屏驱动
HMI图形界面
27
无线通信模块集成
WiFi/蓝牙模块驱动封装 · MQTT协议移植 · 云平台对接（阿里云/华为云）
无线通信模块集成WiFi
28
项目实战
智能家居温控系统（上） · 硬件选型与原理图 · 分层架构实现
项目实战智能家居温控系统
29
项目实战
智能家居温控系统（中） · 通信协议联调 · UI界面开发
项目实战智能家居温控系统
30
项目实战
智能家居温控系统（下） · 可靠性验证 · 文档编写与交付
项目实战智能家居温控系统