嵌入式网关中间件架构设计实战 · 课程目录

第一章嵌入式网关概述

定义、分类、应用场景 (智能家居/工业物联网) · 核心功能

第二章中间件基础概念

中间件作用 · 常见嵌入式中间件 (MQTT Broker/CoAP/DDS)

第三章架构设计原则

模块化 · 分层架构 (HAL/核心服务/应用接口) · 高内聚低耦合

第四章硬件抽象层设计

GPIO/UART/SPI/I2C驱动封装 · 设备树与BSP抽象

第五章 RTOS选型

FreeRTOS/RT-Thread/Zephyr对比 · 任务调度与内存管理

第六章任务间通信机制

队列 · 信号量 · 互斥锁 · 事件标志组

第七章内存管理策略

静态/动态分配 · 内存池 · 防止碎片

第八章协议栈集成

LwIP移植配置 · Socket编程接口封装

第九章 MQTT协议实现

客户端核心逻辑 (连接/发布/订阅/心跳) · QoS等级

第十章 CoAP协议实现

客户端/服务器模型 · 资源发现 · Observe模式

第十一章数据序列化与反序列化

JSON/CBOR/Protobuf性能对比与选型

第十二章数据缓存与持久化

环形缓冲区 · Flash文件系统 (LittleFS/SPIFFS)

第十三章设备管理模块

设备注册 · 心跳上报 · OTA架构设计

第十四章规则引擎设计

基于条件判断的本地规则引擎 (温度>阈值触发报警)

第十五章日志系统设计

分级日志 · 日志缓冲 · 远程上传

第十六章配置管理

JSON/YAML格式 · 热更新 · 默认回滚

第十七章安全机制

TLS/DTLS · 设备认证 (证书/PSK) · 安全启动

第十八章网络管理

Wi-Fi/以太网/EtherCAT接入 · 状态监测与自动重连

第十九章时间同步

NTP客户端 · RTC驱动 · 时间戳应用

第二十章插件化架构

动态加载 · 接口标准化 (函数指针表) · 生命周期管理

第二十一章性能优化

中断延迟 · 任务优先级 · Cache一致性

第二十二章功耗管理

休眠/唤醒 · 外设电源门控 · 动态频率调整

第二十三章调试与测试

GDB技巧 · Unity/CMock框架 · 覆盖率分析

第二十四章容器化与虚拟化

嵌入式Linux Docker/Containerd部署微服务

第二十五章边缘计算集成

TFLite Micro推理 · 数据预处理

第二十六章多协议网关设计

MQTT/CoAP/HTTP/Modbus协议转换桥接

第二十七章高可用设计

主备切换 · 看门狗 · 故障恢复

第二十八章云平台对接

阿里云IoT / AWS IoT Core / Azure IoT Hub SDK集成

第二十九章实战案例一：智能家居网关

Zigbee转MQTT 完整架构实现

第三十章实战案例二：工业数据采集网关

Modbus转MQTT/OPC UA 架构设计与部署