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2022年12月16日 | 关于单片机应用系统架构的几点见解
2022-12-16 来源：zhihu
可能大部分单片机工程师对于开发都没有架构的概念，认为架构只存在于处理器设计，软件工程等听起来很高大上的领域，这种想法是不对的！在嵌入式领域，无论电路板设计还是程序设计，都需要一个优质的架构，它是做出高质量产品的一个重要保证！本文从以下几个方面讲述单片机应用系统架构：
作者并非从事硬件或者电路板设计工作，因此对此稍作讲解。在电路板设计初期，首先考虑电路板功能、功耗、体积、稳定性、抗干扰性等要求，然后据此设计原理图和PCB，它决定了单片机应用系统的硬件结构，是产品设计的重要阶段，最后SMT将电子部件装在电路板上，进行电气测试。良好的电路板设计需要一位经验丰富的电子工程师，当然了电路板设计需要长期的优化，升级过程。
关于软件架构方便，在8位单片机里，由于其计算资源和存储资源比较少，一般采用裸机编程的方式，其架构有基于前后台的顺序执行结构，时间片轮旬执行结构和RTOS结构。在32位单片机里，或者说微控制器里，例如以CORTEX-M为内核STM32系列微控制器、NXP系列微控制器等会选择运行实时操作系统ucos、freertos、rt-thread等；跑操作系统具备诸多优势，一方面降低开发难度，提高实时性，另一方面便于团队合作进行程序设计。
一个优质的软件应该具备高效率，可读性，可移植性等优势，而分层思想就可以提高这些优势。纵观现代的软件设计都有分层思想，尤其在团队合作里面尤为重要，不同的人员可以设计不同层次的软件。当然了软件分层思想在嵌入式领域同样适用。一个分层的原则就是，越往上层硬件无关性越强，这样的设计有利于后期软件的升级和维护。例如在一个智能车软件系统中可以将其分为三层，第一层是驱动层，有电机驱动，灯光驱动，喇叭驱动和传感器驱动等；第二层是中间层，它用于实现部分逻辑功能，例如智能车遇见障碍物，灯光闪烁提示，喇叭鸣笛等；第三层功能层，它是智能车最终功能的体现，例如智能车的寻迹模式，它调用各类中间模块，协调整车部件共同工作。
一款优秀的产品取决于它的架构的合理性，一个好的架构不仅让产品脱颖而出，而且可以明确开发过程和有利于后期升级，维护。
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史海拾趣
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