嵌入式軟件架構設計

嵌入式軟件架構設計

課程背景

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培訓收益

課程對象

軟件架構工程師、系統工程師、SE工程師等。

課程特色

課程大綱

【模塊一】 人人掌握——嵌入式需求

理大局——嵌入式軟件需求分析的過程       【步驟明確,經驗干貨】

步 驟 一:系統邊界分析——上下文圖 and 硬件結構圖

步 驟 二:功能需求分析——功能樹 or 用例圖

步 驟 三:用戶接口分析——菜單樹 and 界面流

步 驟 四:軟硬接口分析——和外部軟硬件的接口規約

步 驟 五:功能步驟分析——輸入-處理-輸出 or 用例規約

步 驟 六:質量需求分析——本課關注步驟級實時、步驟級可靠

一組案例……


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  • 劃重點——關鍵點的講與練

  • 輸入-處理-輸出定義功能需求……頑疾是需求項又多又散?分析、解決。

  • 與外部軟、硬件的接口需求 ……頂層數據流圖、上下文圖、硬件結構圖

  •  高性能和可靠性等質量需求 ……質量需求如何定義?以某控制器為案例

  • 一組案例……

  • 特復雜的功能邏輯如何搞定? = 主控流程+可能事件與分支流程 + 步驟規則

  • 拷資料——文檔模板 + 案例資料     【外企模板,獨家分享】

  • 《需求規格》模板

  • 《需求規格》實例

  • 一組案例……例如,質量90%可以用“功能的步驟級規則”來定義


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【模塊二】 始于需求——自頂向下設計運行控制結構

理大局——運行控制結構的設計過程      【步驟明確,經驗干貨】

步驟一:分析需求 (功能范圍+硬件結構) 

步驟二:識別核心模塊 

步驟三:確定控制流,設計控制模式 

步驟四:對關鍵功能,跑通控制過程 

案例分析……上面四步,都有實際案例,并講解自頂向下思維運用


劃重點——三種嵌入式“運行控制結構”模式      

結構一:多任務結構(OS-based Multi-task)

結構二:前后臺結構(死循環+中斷)

結構三:時間片輪詢(Time-slice Polling)

一組案例……


劃重點——前后臺與時間片架構的幾個細節

 【大局】采集-分析-控制模式

【局部 1】轉delay為中斷

【局部 2】占空比與中斷

【局部 3】函數的可重入設計

【局部 4】核心代碼性能

高事件率架構案例:多任務 vs. 時間片輪轉

 

劃重點——統一回答幾個“大的疑問” 

問:我們公司系統比較復雜,性能要求也比較多,總感覺理不清?

問:我們公司好像沒人會畫多線程協作圖。請問,怎么畫?

問:我們公司嵌入式分層架構太泛,沒把代碼塊、線程、中斷等說清楚!      


【模塊三】 深入詳盡——嵌入式分層實戰技巧

理大局——嵌入式代碼架構,就這么設計       【步驟明確,經驗干貨】

步驟一:借助模式,按“五橫一縱”組織模塊層次

步驟二:自底向上,先把硬件接口代碼模塊設計好

步驟三:接口抽象,為多種硬件提供統一接口

步驟四:服務抽象,提煉可復用的顯示/通信/存儲服務

步驟五:設計功能層模塊,確定它對下層模塊的調用

步驟六:設計初始化模塊,確定它對下層模塊的創建和設置

案例分析……上面六步都有實際案例。重點步驟,有代碼案例。

 

劃重點——關鍵點的講與練     【有代碼,有真貨】

      Module對Task/Thread的封裝

      ===Module設計的最低要求:沒有隱藏就沒有簡化

      ===模塊封裝task——Message和Task的架構級應用

Module的可擴展&可配置&可插拔

      ===模塊的可配置式設計——Config Array的架構級應用 

Interface對多個差異模塊的統一抽象

      ===函數指針結構體的架構級應用

上層對下層的“封裝”與“組裝”

     ===模塊封裝模塊——Layer思想的代碼實現

    ===main()如何優雅地“啟動”各模塊 

 

拷資料——上述技能,分別對應的代碼案例

代碼案例…

 代碼案例…

 

思想的飛躍——架構之道       【學員反饋:“大徹大悟的感覺真爽!”】

自頂向下——分解思維。架構早期。立足業務,根據需求分解出粗粒度架構

自底向上——封裝思維。架構后期。立足實現,隱藏細節,統一接口,提煉服務

抽象vs.具體——抽象是結果,抽象思維的過程從研究多個“具體”開始

分解vs.封裝——粗粒度架構來自自頂向下分解,細粒度架構來自自底向上封裝

接口vs.實現——接口定義“做什么”,實現定義“怎么做”

統一接口——下層有多種“怎么做”時,不要直接調用,要通過統一接口調用

通用服務——提煉可復用的顯示/通信/存儲服務,“功能代碼”就簡潔易修改了

……悟道練習,一起畫腦圖


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【模塊四】 隔離變化——設計好內部接口、對外接口

我們常設計這兩種接口

1. 遠程及板間接口或協議

2. 模塊級接口或消息

 

遠程及板間接口或協議——如何設計 

步驟一:接口交互過程設計 

步驟二:接口實現技術選擇 

步驟三:接口參數格式定義 

案例:分析著名接口規范 ……



模塊級接口——技術風格

 Call(調用)

 Message(消息)

Callback(回調)

 

遠程及板間接口或協議——API二次封裝 

底層協議:負責通用性、跨平臺

提供API :負責屏蔽細節、方便開發

案例分析……

 

模塊級接口——二次封裝

核心接口   vs.  便捷接口(對核心接口的包裝)

可配置性

 

拷資料——對應的資料分享

接口規范…

接口案例…

API 案例…


【模塊五】 職業生涯——從單板架構師,到方案架構師

談行業趨勢,聊職業發展

1. IT行業的人才模型

2. 電子企業的常見發展路徑

3. 我們個人的發展方略


方案架構師設計自控方案時,工作內容有哪些?

1. 邏輯設計 = 分層設計 + 功能子系統劃分

2. 物理設計 = 硬件拓撲 + 軟組件分布設計

3. 技術選型 = 開發技術 + 運行環境選型

4. 接口設計 = 接口技術選擇 + 接口協議定義



自控方案中的上位機軟件設計

1. 五橫一縱——上位機軟件的模塊分層模式

2. 模塊劃分——覆蓋接口需求

3. 模塊劃分——覆蓋功能需求

 

拷資料——對應的資料分享

《GB設計書》文檔模板解讀、實際范例分析

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