⚡ 电机控制软件架构
分层设计 · 30章
🎯 从入门到实战
🧩 HAL / MAL / AL
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1
课程导论
复杂度来源
为什么需要分层架构？电机控制软件的演进历史
2
分层架构总览
三层职责
经典三层架构 (HAL, MAL, AL) 定义与边界
3
硬件抽象层(HAL)设计
封装原则
GPIO、定时器、ADC、PWM 接口规范
4
HAL层实现
STM32
通用PWM输出接口，多通道配置
5
电机抽象层(MAL)设计
BLDC/PMSM
电机模型抽象与通用接口定义
6
MAL层实现
FOC封装
磁场定向控制模块化，速度/电流环分离
7
应用层(AL)设计
运动规划
用户指令解析、故障处理等高层逻辑
8
接口设计原则
依赖倒置
稳定接口契约与电机控制应用
9
配置管理
动态PID
通用参数配置模块，运行时调整
10
状态机设计
空闲/运行/故障
电机控制中的状态机实现模式
11
通信层设计
CANopen/Modbus
协议在分层架构中的适配器模式
12
数据流设计
延迟优化
传感器采样到控制输出完整路径
13
任务调度
RTOS
任务划分、优先级分配与死锁避免
14
模块间通信
消息队列/共享内存
信号量使用场景与注意事项
15
错误处理与诊断
故障隔离
分层错误传播机制与恢复
16
单元测试策略
Mock对象
HAL/MAL/AL层分别测试
17
集成测试
系统联调
单板测试到系统集成简化
18
代码生成与自动化
MBD
基于模型的设计与自动代码生成
19
版本管理
Git分支策略
标签管理与发布流程
20
文档化
Doxygen
分层架构设计文档与自动生成
21
性能优化
关键路径
分层开销分析与优化
22
安全性与可靠性
IEC 61508
功能安全标准落地与冗余设计
23
多电机同步控制
主从模式
分层架构支持多电机协同
24
低功耗设计
休眠/唤醒
分层架构低功耗模式策略
25
Bootloader设计
安全启动
固件升级与回滚策略
26
调试与日志
分层日志
不同层级过滤与格式化输出
27
案例分析1
无人机电调
基于分层架构的ESC软件设计
28
案例分析2
工业伺服
伺服驱动器分层架构实践
29
案例分析3
SimpleFOC/ODrive
开源项目架构分析与对比
30
课程总结
AI融合
分层架构未来趋势与自适应控制