嵌入式系统常用架构

在嵌入式系统（如 STM32 + RT-Thread、AUTOSAR）或驱动框架设计中，常见的软件架构设计模式包括以下几种形式，每种结构适用于不同场景，如驱动解耦、应用扩展、模块隔离等：

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✅ 常用架构设计模式（适用于嵌入式 / AUTOSAR / OS）

架构模式	中文名称	典型应用场景	特点
分层架构（Layered Architecture）	分层结构	操作系统、驱动、协议栈	解耦明确、逻辑清晰、易维护
插件架构（Plug-in / Component）	插件组件结构	AUTOSAR SWC、RT-Thread drv	动态注册、易扩展
总线驱动模型（Bus-Driver-Device）	总线-驱动-设备模型	Linux、RT-Thread 驱动	多种硬件共用接口、驱动分离
客户端-服务端（Client-Server）	客户端-服务端	AUTOSAR RTE、IPC	通信解耦、适合分布式
发布-订阅（Pub/Sub）	发布订阅机制	ROS、RT-Thread EventBus	多对多通信、松耦合
消息队列/事件驱动（Message/Event Driven）	事件驱动结构	GUI、USB、RTOS任务间通信	实时响应、低耦合
有限状态机（FSM）	状态机结构	GUI状态、协议栈	适合状态转换多的逻辑

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🧱 1. 分层架构（Layered）

+--------------------+   ← 用户应用层（App）
| 应用层（GUI/APP）  |
+--------------------+   ← 接口服务（API）
| 中间件/驱动抽象层  |
+--------------------+   ← HAL/BSP层
| 硬件控制/驱动层    |
+--------------------+   ← 硬件设备
| 外设寄存器         |

适用于：RT-Thread、STM32 HAL、AUTOSAR Basic Software。

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🔌 2. 插件架构 / 组件化驱动框架（如 RT-Thread）

// 注册驱动（initcall）
init_driver(lcd_ili9341_driver);
init_driver(lcd_st7735_driver);

// 通过名字查找
device = rt_device_find("lcd0");
rt_device_open(device, ...);

优点：

• 便于动态扩展设备类型；
• 不同驱动可组合插拔。

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🚌 3. 总线/驱动/设备模型（Linux, RT-Thread）

bus: SPI
├── driver: w25qxx
│   └── device: w25q64
├── driver: ili9341
│   └── device: ili9341@spi1

优势：

• 支持同一总线上多个设备；
• 驱动和设备分离；
• 动态绑定关系。

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🔄 4. 发布-订阅（Pub/Sub）

publish("event_key", data);
subscribe("event_key", callback);

用于：

• 多任务间解耦；
• GUI、传感器框架；
• RT-Thread EventBus 等。

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📡 5. AUTOSAR 架构层次（参考）

+----------------------+  ← Application SWC
| SWC (Runnable)       |
+----------------------+
| RTE (Runtime Env)    |  ← 虚拟接口连接
+----------------------+
| Basic Software (BSW) |
| - COM, CAN, DCM...   |
+----------------------+
| MCAL                 |
+----------------------+
| ECU HW               |

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✅ 小结：不同系统推荐架构

场景 / 系统	推荐结构
RT-Thread 驱动框架	分层 + 插件 + 总线模型
Linux 驱动	总线-设备-驱动三层模型
AUTOSAR	应用/RTE/BSW/MCAL 四层
小型裸机项目	分层 + 状态机

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用于**绘制调用流程图（调用关系图、调用时序图、控制流程图）**的工具很多，以下是常用工具的对比和推荐，适用于 AUTOSAR、RT-Thread、裸机驱动、应用层设计 等软件开发场景：

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✅ 常用流程图 / 调用图 工具推荐

工具名称	类型	适合场景	特点
PlantUML	代码式	时序图、调用图、组件图	脚本描述，自动生成图，支持 Git
Mermaid.js（VSCode 支持）	代码式	调用图、流程图、状态图	VSCode 原生支持，语法简单
Draw.io / diagrams.net	图形界面	任意流程图/架构图	免费、直观拖拽、可导出
Graphviz / DOT	代码式	调用关系图、依赖图	专注于图论、层级图布局清晰
SequenceDiagram.org	在线工具	时序图	无需安装，快速出图
Lucidchart / ProcessOn	云端图形	协作流程图/系统架构图	多人协作，适合团队
Doxygen + Graphviz	自动生成	从代码中提取调用关系图	适合已有代码的分析整理
VSCode 插件：Markdown Preview Mermaid Support	插件	结合文档与图示	适合写项目说明书时嵌入图

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💡 示例对比

1. Mermaid 示例（VSCode 支持）

APP RTE SWC1 SWC2 Init() Call Init Call Init APP RTE SWC1 SWC2

可用于 AUTOSAR SWC 初始化流程、RT-Thread 驱动注册流程等。

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2. PlantUML 示例

@startuml
actor User
User -> App : start()
App -> Driver : init()
Driver -> Hardware : write_register()
@enduml

适用于驱动调用流程、API 调用关系图。

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3. Draw.io 示例图类型

• 控制流程图（例如 if / switch）
• 模块依赖图（例如 RT-Thread 的驱动框架）
• 网络通信图（CAN/LIN/SOME/IP）

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4. Doxygen + Graphviz

在代码中加注释，自动生成调用图：

/*! \brief 初始化接口
 *  \callgraph
 */
void lcd_driver_init(void);

用 doxygen 生成调用图和被调用图，适合整理大型项目。

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📌 建议搭配

如果你...	推荐工具
使用 VSCode 写文档 / 画图	Mermaid 插件
喜欢脚本画图、自动化	PlantUML / Graphviz
想写注释自动生成调用图	Doxygen + Graphviz
团队协作、可视化	Draw.io / ProcessOn
快速画几个交互	SequenceDiagram.org

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