售货机嵌入式软件架构 · 全流程课程目录

01项目启动与需求分析

售货机市场背景、嵌入式系统选型、功能需求与非功能需求定义。

📌 需求·背景

02硬件平台选型

主控芯片（MCU/MPU）对比、外设模块（支付、出货、显示）选型、通信接口（UART/I2C/SPI）规划。

03软件架构设计原则

分层架构（HAL/OS/APP）、模块化设计、接口隔离原则、状态机设计模式。

04开发环境搭建

交叉编译工具链配置、IDE（Keil/IAR/STM32CubeIDE）设置、版本控制（Git）与代码仓库初始化。

05硬件抽象层（HAL）设计

GPIO驱动封装、定时器抽象、中断管理、外设寄存器映射。

06操作系统（RTOS）选型与移植

FreeRTOS/RT-Thread对比、任务创建与调度、信号量与互斥锁、内存管理。

07任务划分与优先级设计

售货机任务分解（支付、出货、显示、通信）、优先级分配策略、任务间通信机制。

08状态机建模

售货机主状态机（空闲、选货、支付、出货、故障）、状态转换表、事件驱动编程。

09按键与输入管理

按键消抖算法（软件/硬件）、矩阵键盘驱动、长按/短按/组合键识别。

10显示模块驱动

LCD/OLED屏驱动（I2C/SPI）、字符与图形显示、菜单界面设计、多语言支持。

11支付模块集成

硬币识别器驱动、纸币器驱动、扫码支付（二维码生成与解析）、支付状态机。

12货道与电机控制

步进电机/直流电机驱动、PWM调速、限位开关检测、货道编号与映射。

13温度与湿度监控

温湿度传感器（DHT22/SHT30）驱动、数据采集与滤波、异常报警逻辑。

🌡️ 温湿度

14通信协议栈设计

自定义应用层协议（帧头/校验/命令）、Modbus协议移植、数据包解析与组包。

15远程升级（OTA）机制

Bootloader设计、固件分区规划、升级流程（下载/校验/回滚）、断点续传。

16数据存储与管理

EEPROM/Flash驱动、文件系统（LittleFS）移植、配置参数与交易记录存储。

17日志系统设计

日志级别（DEBUG/INFO/ERROR）、环形缓冲区实现、日志输出（串口/文件）、远程日志。

18电源管理与低功耗

待机模式设计、外设电源控制、电池电量监测、低功耗唤醒策略。

19故障诊断与自检

上电自检流程、故障码定义、故障记录与上报、看门狗（IWDG/WWDG）应用。

20安全机制设计

固件加密（AES/CRC）、防拆检测、支付安全（加密通信）、访问权限控制。

21单元测试与集成测试

测试框架（Unity/CMock）搭建、Mock对象设计、测试用例编写、覆盖率分析。

22硬件在环（HIL）测试

仿真环境搭建、信号模拟（支付/传感器）、边界条件测试、压力测试。

任务执行时间测量、堆栈使用分析、代码优化（循环/内存）、DMA与缓存应用。

24代码审查与质量保证

编码规范（MISRA-C）、静态分析工具（PC-Lint/Coverity）、代码审查流程。

架构设计文档、API文档（Doxygen）、用户手册、维护手册。

26持续集成/持续部署（CI/CD）

Jenkins/GitLab CI配置、自动化构建、自动化测试、固件发布。

27现场部署与调试

现场问题排查、远程调试（RTT/Segger）、日志分析、热补丁机制。

28运维与监控

设备管理平台、运行数据采集、远程控制命令、告警推送。

29版本迭代与维护

版本号管理、变更记录（CHANGELOG）、向后兼容策略、废弃模块处理。

30项目总结与复盘

技术选型复盘、架构决策回顾、团队协作经验、未来演进方向。