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：
✅ 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 |
🧱 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。
🔌 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。
🚌 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。
🔄 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。
📡 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 |
✅ 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 |
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：
✅ 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 |
💡 示例对比
1. Mermaid 示例（VSCode 支持）
可用于 AUTOSAR SWC 初始化流程、RT-Thread 驱动注册流程等。
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。
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）
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。
📌 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 |