嵌入式软件架构设计

嵌入式软件架构设计

课程背景

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培训收益

课程对象

软件架构工程师、系统工程师、SE工程师等。

课程特色

课程大纲

【模块一】 人人掌握——嵌入式需求

理大局——嵌入式软件需求分析的过程       【步骤明确,经验干货】

步 骤 一:系统边界分析——上下文图 and 硬件结构图

步 骤 二:功能需求分析——功能树 or 用例图

步 骤 三:用户接口分析——菜单树 and 界面流

步 骤 四:软硬接口分析——和外部软硬件的接口规约

步 骤 五:功能步骤分析——输入-处理-输出 or 用例规约

步 骤 六:质量需求分析——本课关注步骤级实时、步骤级可靠

一组案例……


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  • 划重点——关键点的讲与练

  • 输入-处理-输出定义功能需求……顽疾是需求项又多又散?分析、解决。

  • 与外部软、硬件的接口需求 ……顶层数据流图、上下文图、硬件结构图

  •  高性能和可靠性等质量需求 ……质量需求如何定义?以某控制器为案例

  • 一组案例……

  • 特复杂的功能逻辑如何搞定? = 主控流程+可能事件与分支流程 + 步骤规则

  • 拷资料——文档模板 + 案例资料     【外企模板,独家分享】

  • 《需求规格》模板

  • 《需求规格》实例

  • 一组案例……例如,质量90%可以用“功能的步骤级规则”来定义


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【模块二】 始于需求——自顶向下设计运行控制结构

理大局——运行控制结构的设计过程      【步骤明确,经验干货】

步骤一:分析需求 (功能范围+硬件结构) 

步骤二:识别核心模块 

步骤三:确定控制流,设计控制模式 

步骤四:对关键功能,跑通控制过程 

案例分析……上面四步,都有实际案例,并讲解自顶向下思维运用


划重点——三种嵌入式“运行控制结构”模式      

结构一:多任务结构(OS-based Multi-task)

结构二:前后台结构(死循环+中断)

结构三:时间片轮询(Time-slice Polling)

一组案例……


划重点——前后台与时间片架构的几个细节

 【大局】采集-分析-控制模式

【局部 1】转delay为中断

【局部 2】占空比与中断

【局部 3】函数的可重入设计

【局部 4】核心代码性能

高事件率架构案例:多任务 vs. 时间片轮转

 

划重点——统一回答几个“大的疑问” 

问:我们公司系统比较复杂,性能要求也比较多,总感觉理不清?

问:我们公司好像没人会画多线程协作图。请问,怎么画?

问:我们公司嵌入式分层架构太泛,没把代码块、线程、中断等说清楚!      


【模块三】 深入详尽——嵌入式分层实战技巧

理大局——嵌入式代码架构,就这么设计       【步骤明确,经验干货】

步骤一:借助模式,按“五横一纵”组织模块层次

步骤二:自底向上,先把硬件接口代码模块设计好

步骤三:接口抽象,为多种硬件提供统一接口

步骤四:服务抽象,提炼可复用的显示/通信/存储服务

步骤五:设计功能层模块,确定它对下层模块的调用

步骤六:设计初始化模块,确定它对下层模块的创建和设置

案例分析……上面六步都有实际案例。重点步骤,有代码案例。

 

划重点——关键点的讲与练     【有代码,有真货】

      Module对Task/Thread的封装

      ===Module设计的最低要求:没有隐藏就没有简化

      ===模块封装task——Message和Task的架构级应用

Module的可扩展&可配置&可插拔

      ===模块的可配置式设计——Config Array的架构级应用 

Interface对多个差异模块的统一抽象

      ===函数指针结构体的架构级应用

上层对下层的“封装”与“组装”

     ===模块封装模块——Layer思想的代码实现

    ===main()如何优雅地“启动”各模块 

 

拷资料——上述技能,分别对应的代码案例

代码案例…

 代码案例…

 

思想的飞跃——架构之道       【学员反馈:“大彻大悟的感觉真爽!”】

自顶向下——分解思维。架构早期。立足业务,根据需求分解出粗粒度架构

自底向上——封装思维。架构后期。立足实现,隐藏细节,统一接口,提炼服务

抽象vs。具体——抽象是结果,抽象思维的过程从研究多个“具体”开始

分解vs.封装——粗粒度架构来自自顶向下分解,细粒度架构来自自底向上封装

接口vs.实现——接口定义“做什么”,实现定义“怎么做”

统一接口——下层有多种“怎么做”时,不要直接调用,要通过统一接口调用

通用服务——提炼可复用的显示/通信/存储服务,“功能代码”就简洁易修改了

……悟道练习,一起画脑图


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【模块四】 隔离变化——设计好内部接口、对外接口

我们常设计这两种接口

1。 远程及板间接口或协议

2. 模块级接口或消息

 

远程及板间接口或协议——如何设计 

步骤一:接口交互过程设计 

步骤二:接口实现技术选择 

步骤三:接口参数格式定义 

案例:分析著名接口规范 ……



模块级接口——技术风格

 Call(调用)

 Message(消息)

Callback(回调)

 

远程及板间接口或协议——API二次封装 

底层协议:负责通用性、跨平台

提供API :负责屏蔽细节、方便开发

案例分析……

 

模块级接口——二次封装

核心接口   vs。  便捷接口(对核心接口的包装)

可配置性

 

拷资料——对应的资料分享

接口规范…

接口案例…

API 案例…


【模块五】 职业生涯——从单板架构师,到方案架构师

谈行业趋势,聊职业发展

1. IT行业的人才模型

2。 电子企业的常见发展路径

3. 我们个人的发展方略


方案架构师设计自控方案时,工作内容有哪些?

1. 逻辑设计 = 分层设计 + 功能子系统划分

2. 物理设计 = 硬件拓扑 + 软组件分布设计

3. 技术选型 = 开发技术 + 运行环境选型

4. 接口设计 = 接口技术选择 + 接口协议定义



自控方案中的上位机软件设计

1. 五横一纵——上位机软件的模块分层模式

2。 模块划分——覆盖接口需求

3。 模块划分——覆盖功能需求

 

拷资料——对应的资料分享

《GB设计书》文档模板解读、实际范例分析

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