進階篇 | 軟件架構怎么搞？
嵌入式軟件架構概述
嵌入式軟件架構是指在嵌入式系統中用于組織和管理軟件組件的結構和設計。嵌入式軟件架構的出現是為了解決嵌入式系統中軟件復雜度和系統要求不斷增加的挑戰。以下是嵌入式軟件架構出現的原因：
硬件多樣性：嵌入式系統常常面臨不同硬件平臺和設備的多樣性，需要一個靈活的軟件架構來適應這些差異。
軟件復雜性：隨著嵌入式系統功能的不斷增加，軟件規模和復雜度也在增加，需要一種良好的架構來管理和維護軟件。
實時性要求：許多嵌入式系統對實時性有嚴格要求，需要一個有效的軟件架構來保證系統的實時性能。
可維護性和可擴展性：嵌入式系統的長期維護和升級需要一個清晰的架構設計，以便快速定位和解決問題，并支持系統的擴展和升級。
軟件復用：通過良好的軟件架構設計，可以促進軟件模塊的復用，提高開發效率和軟件質量。
總的來說，嵌入式軟件架構的出現是為了應對嵌入式系統中軟件復雜度和系統需求的挑戰，提高系統的可靠性、可維護性和可擴展性。
小系統也需要架構思想
有相當多的嵌入式系統規模都較小，一般都是為了某些特定的目的而設計的。受工程師認識，客戶規模和項目進度等因素影響，經常不做任何架構設計，直接以實現功能為目標進行設計規劃。
這種行為方式表面上看滿足了進度，成本，功能各方面的需求，但是從長遠來看，在擴展和維護上付出的成本，要遠遠高于最初節約的成本。
如果系統的最初開發者繼續留在組織內并負責這個項目，那么可能一切都會正常，一旦他離開，后續者因為對系統細節的理解不足，就可能引入更多的錯誤。
要注意，嵌入式系統的變更成本要遠遠高于一般的軟件系統。
好的軟件架構，可以從宏觀和微觀的不同層次上描述系統，并將各個部分隔離，從而使新特性的添加和后續維護變得相對簡單。
實現架構的思路
在實現嵌入式軟件架構時，需要考慮到硬件資源受限、實時性要求高、功耗低等特點，因此需要采用一些特定的思路和方法。
確定需求和約束：在設計嵌入式軟件架構之前，首先需要明確嵌入式系統的需求和約束條件，例如系統的功能需求、實時性要求、功耗限制、硬件資源限制等。這些需求和約束將直接影響到軟件架構的設計選擇。
模塊化設計：采用模塊化設計是非常重要的，通過將系統拆分成多個獨立的模塊，可以提高系統的可維護性和可擴展性。每個模塊可以負責特定的功能，模塊之間通過定義清晰的接口進行通信和協作。
選擇合適的架構風格：嵌入式軟件架構可以采用不同的架構風格，例如分層架構、客戶端-服務器架構、事件驅動架構等。選擇合適的架構風格需要考慮到系統的需求和約束條件，以及開發人員的經驗和技能。
優化資源利用：在嵌入式系統中，硬件資源通常是受限的，因此需要對資源進行有效的利用和管理。這包括內存管理、功耗優化、任務調度等方面。例如，可以采用內存池技術來管理內存的分配和釋放，以減少內存碎片化。
實時性考慮：對于需要滿足實時性要求的嵌入式系統，需要特別考慮實時性能。這包括設計實時任務調度算法、采用實時操作系統（RTOS）、避免使用阻塞式的IO操作等。
安全性和可靠性：嵌入式系統通常應用在一些對安全性和可靠性要求較高的領域，如醫療設備、汽車電子系統等。因此，在架構設計中需要考慮系統的安全性和可靠性，包括數據加密、權限管理、錯誤處理機制等。
測試和驗證：在設計完成后，需要對嵌入式軟件架構進行充分的測試和驗證，以確保系統能夠滿足設計要求。這包括單元測試、集成測試、系統測試等。
總的來說，實現嵌入式軟件架構需要結合系統需求和約束條件，采用模塊化設計、優化資源利用、考慮實時性、安全性和可靠性等方面的思路，以確保系統具有良好的性能和可維護性。
