嵌入式軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)（溫昱）

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(jīng)驗(yàn)干貨】
步 驟 一：系統(tǒng)邊界分析——上下文圖and 硬件結(jié)構(gòu)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(guī)約
步 驟 五：功能步驟分析——輸入-處理-輸出or 用例規(guī)約
步 驟 六：質(zhì)量需求分析——本課關(guān)注步驟級(jí)實(shí)時(shí)、步驟級(jí)可靠
一組案例……
 
 
劃重點(diǎn)——關(guān)鍵點(diǎn)的講與練

1. 輸入-處理-輸出定義功能需求……頑疾是需求項(xiàng)又多又散？分析、解決。
2. 與外部軟、硬件的接口需求 ……頂層數(shù)據(jù)流圖、上下文圖、硬件結(jié)構(gòu)圖
3. 高性能和可靠性等質(zhì)量需求 ……質(zhì)量需求如何定義？以某控制器為案例
4. 一組案例……
5. 特復(fù)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(guī)則

 
拷資料——文檔模板+ 案例資料【外企模板，獨(dú)家分享】

• 《需求規(guī)格》模板
• 《需求規(guī)格》實(shí)例
• 一組案例……例如，質(zhì)量90%可以用“功能的步驟級(jí)規(guī)則”來定義

 
【模塊二】 始于需求——自頂向下設(shè)計(jì)運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)
理大局——運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程【步驟明確，經(jīng)驗(yàn)干貨】
步驟一：分析需求 （功能范圍+硬件結(jié)構(gòu)）
步驟二：識(shí)別核心模塊
步驟三：確定控制流，設(shè)計(jì)控制模式
步驟四：對(duì)關(guān)鍵功能，跑通控制過程
案例分析……上面四步，都有實(shí)際案例，并講解自頂向下思維運(yùn)用
 
劃重點(diǎn)——三種嵌入式“運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)”模式      
結(jié)構(gòu)一：多任務(wù)結(jié)構(gòu)（OS-based Multi-task）
結(jié)構(gòu)二：前后臺(tái)結(jié)構(gòu)（死循環(huán)+中斷）
結(jié)構(gòu)三：時(shí)間片輪詢（Time-slice Polling）
一組案例……
 
劃重點(diǎn)——前后臺(tái)與時(shí)間片架構(gòu)的幾個(gè)細(xì)節(jié)

• 【大局】采集-分析-控制模式
• 【局部1】轉(zhuǎn)delay為中斷
• 【局部2】占空比與中斷
• 【局部3】函數(shù)的可重入設(shè)計(jì)
• 【局部4】核心代碼性能
• 高事件率架構(gòu)案例：多任務(wù)vs. 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)

 
劃重點(diǎn)——統(tǒng)一回答幾個(gè)“大的疑問”

• 問：我們公司系統(tǒng)比較復(fù)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(huì)畫多線程協(xié)作圖。請(qǐng)問，怎么畫？
• 問：我們公司嵌入式分層架構(gòu)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(shí)戰(zhàn)技巧
理大局——嵌入式代碼架構(gòu)，就這么設(shè)計(jì)【步驟明確，經(jīng)驗(yàn)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(shè)計(jì)好
步驟三：接口抽象，為多種硬件提供統(tǒng)一接口
步驟四：服務(wù)抽象，提煉可復(fù)用的顯示/通信/存儲(chǔ)服務(wù)
步驟五：設(shè)計(jì)功能層模塊，確定它對(duì)下層模塊的調(diào)用
步驟六：設(shè)計(jì)初始化模塊，確定它對(duì)下層模塊的創(chuàng)建和設(shè)置
案例分析……上面六步都有實(shí)際案例。重點(diǎn)步驟，有代碼案例。
劃重點(diǎn)——關(guān)鍵點(diǎn)的講與練【有代碼，有真貨】
Module對(duì)Task/Thread的封裝
      ===Module設(shè)計(jì)的最低要求：沒有隱藏就沒有簡(jiǎn)化
      ===模塊封裝task——Message和Task的架構(gòu)級(jí)應(yīng)用
Module的可擴(kuò)展＆可配置＆可插拔
      ===模塊的可配置式設(shè)計(jì)——Config Array的架構(gòu)級(jí)應(yīng)用
Interface對(duì)多個(gè)差異模塊的統(tǒng)一抽象
      ===函數(shù)指針結(jié)構(gòu)體的架構(gòu)級(jí)應(yīng)用
上層對(duì)下層的“封裝”與“組裝”
===模塊封裝模塊——Layer思想的代碼實(shí)現(xiàn)
      ===main()如何優(yōu)雅地“啟動(dòng)”各模塊
 
拷資料——上述技能，分別對(duì)應(yīng)的代碼案例

• 代碼案例…
• 代碼案例…

 
思想的飛躍——架構(gòu)之道【學(xué)員反饋：“大徹大悟的感覺真爽！”】

• 自頂向下——分解思維。架構(gòu)早期。立足業(yè)務(wù)，根據(jù)需求分解出粗粒度架構(gòu)
• 自底向上——封裝思維。架構(gòu)后期。立足實(shí)現(xiàn)，隱藏細(xì)節(jié)，統(tǒng)一接口，提煉服務(wù)
• 抽象vs.具體——抽象是結(jié)果，抽象思維的過程從研究多個(gè)“具體”開始
• 分解vs.封裝——粗粒度架構(gòu)來自自頂向下分解，細(xì)粒度架構(gòu)來自自底向上封裝
• 接口vs.實(shí)現(xiàn)——接口定義“做什么”，實(shí)現(xiàn)定義“怎么做”
• 統(tǒng)一接口——下層有多種“怎么做”時(shí)，不要直接調(diào)用，要通過統(tǒng)一接口調(diào)用
• 通用服務(wù)——提煉可復(fù)用的顯示/通信/存儲(chǔ)服務(wù)，“功能代碼”就簡(jiǎn)潔易修改了
• ……悟道練習(xí)，一起畫腦圖

【模塊四】 隔離變化——設(shè)計(jì)好內(nèi)部接口、對(duì)外接口
我們常設(shè)計(jì)這兩種接口

1. 遠(yuǎn)程及板間接口或協(xié)議
2. 模塊級(jí)接口或消息

 
遠(yuǎn)程及板間接口或協(xié)議——如何設(shè)計(jì)
步驟一：接口交互過程設(shè)計(jì)
步驟二：接口實(shí)現(xiàn)技術(shù)選擇
步驟三：接口參數(shù)格式定義
案例：分析著名接口規(guī)范 ……
 

模塊級(jí)接口——技術(shù)風(fēng)格

• Call（調(diào)用）
• Message（消息）
• Callback（回調(diào)）

 
遠(yuǎn)程及板間接口或協(xié)議——API二次封裝

• 底層協(xié)議：負(fù)責(zé)通用性、跨平臺(tái)
• 提供API ：負(fù)責(zé)屏蔽細(xì)節(jié)、方便開發(fā)
• 案例分析……

 
模塊級(jí)接口——二次封裝

• 核心接口   vs.  便捷接口（對(duì)核心接口的包裝）
• 可配置性

 
拷資料——對(duì)應(yīng)的資料分享

• 接口規(guī)范…
• 接口案例…
• API 案例…

 
【模塊五】 職業(yè)生涯——從單板架構(gòu)師，到方案架構(gòu)師
談行業(yè)趨勢(shì)，聊職業(yè)發(fā)展

1. IT行業(yè)的人才模型
2. 電子企業(yè)的常見發(fā)展路徑
3. 我們個(gè)人的發(fā)展方略

 
方案架構(gòu)師設(shè)計(jì)自控方案時(shí)，工作內(nèi)容有哪些？

1. 邏輯設(shè)計(jì)= 分層設(shè)計(jì)+ 功能子系統(tǒng)劃分
2. 物理設(shè)計(jì)= 硬件拓?fù)? 軟組件分布設(shè)計(jì)
3. 技術(shù)選型= 開發(fā)技術(shù)+ 運(yùn)行環(huán)境選型
4. 接口設(shè)計(jì)= 接口技術(shù)選擇+ 接口協(xié)議定義

 
自控方案中的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

1. 五橫一縱——上位機(jī)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(duì)應(yīng)的資料分享
《GB設(shè)計(jì)書》文檔模板解讀、實(shí)際范例分析