课程开篇

嵌入式工程师面临的 3 个关键变革：

◆ 开发模式：从“人工编码”到“AI 协同”

借助 AI 检索与生成，突破效率瓶颈，放大工程师的核心创造力。

◆ 人的职责：从“写代码”到“做架构”

由单一功能实现，转向系统级设计，强化对复杂系统的全局把控能力。

◆ 代码维护：从“靠经验手工修补”到“基于模式的AI化演进”

以嵌入式设计模式为“维护语言”，借助 AI 识别坏味道、实施重构、持续演进。

本课的逻辑主线：

模块一：AI 时代的底气——嵌入式工程师的全栈贯通能力

模块二：架构设计的新范式——专家经验 vs AI 协同

模块三：案例实战——基于 AI 的嵌入式开发全流程

模块四：代码的长期维护——设计模式与 AI 协同重构

模块1/4

1、工作场景 to 能力模型

►新建系统——比编程更重要的，是需求分析与架构设计

►遗留系统——AI擅长代码理解，遗留代码维护迎来变革

►能力模型——成为全栈工程师，需求设计代码贯通掌握！

2、AI需求工程精要

►需求总述——spec.md内容结构

►功能需求——detailed_fun.md内容结构

►接口需求——detailed_intf.md内容结构

►硬件约束——detailed_hw.md内容结构

►练习：人机协同写需求

3、从嵌入式工程师，到嵌入式架构师

►突破1——解决【设计与代码“两层皮”问题】

►突破2——告别【拿到需求后脑子是懵的】

►突破3——做到【相似功能统一实现骨架】

►代码复盘练习：29个中断，都被模块化封装了吗？

►代码复盘练习：所有ISR函数，与上层模块通信方式几种？

►代码复盘练习：隐式消息接口，在嵌入式软件中的重要性！

►代码复盘练习：每个功能需求，实现后是一条模块协作链

►代码复盘感悟：嵌入式软件要求高确定性，设计不留死角

模块价值：

※ 贴着优秀开源代码讲架构，让开发人员听懂听会

※ 贴着spec格式讲解和练习，让开发人员领悟AI需求工程

模块2/4

1、架构专家设计架构（掌握技能）

►功能需求，如何影响模块划分

►硬件约束，如何影响模块划分

►功能实现，如何启发接口设计

►显式接口，确认Manage、Function、Notify三种操作

►隐含接口，确认模块是否发出消息、是否接收处理消息

2、架构专家设计架构（掌握技能）案例实证

►分步讲解 某固件架构设计过程

3、AI助手设计架构（驾驭AI）

►AI擅长架构设计吗

►AI擅长详细设计吗

►OpenAI专家说『人工提供设计过细会干扰LLM效果』如何理解

►AI协同中，人工设计架构到什么程度

4、AI助手设计架构（驾驭AI）案例实证

► 案例1：某装备的design.md内容

► 案例1：某上位机的design.md内容

※ 一线嵌入式实践的架构方法论，绝对落地

※ 对比 人做架构 vs. AI做架构，解决工作困惑

1、AI辅助的开发过程

► 需求：AI辅助需求分析

► 设计：AI辅助架构设计

► 实现：AI助手代码生成

► 审核：AI代码设计审核（本课不讲审核，其他课讲专门讲）

2、嵌入式程序实操案例 //给答案，给全套spec兜底

► 案例：工业视觉检测终端 【采用C语言】【应用层-HAL层-驱动层】

3、实操备选案例 //给答案，给全套spec兜底

► 可选案例1：基于串口的FPGA下位机调试程序【推荐C / C++ / Java】

► 可选案例2：SnapHelper通用的抓图工具软件【推荐Java / Python 】

4. Spec驱动开发指南：全套文件讲解

► 基于SDD的软件开发指南：1 req 模板.md

► 基于SDD的软件开发指南：2 design 模板.md

► 基于SDD的软件开发指南：3 detailed_intf xxxx 模板.md

► 基于SDD的软件开发指南：4 detailed_fun xxxx 模板.md

► 基于SDD的软件开发指南：5 detailed_design xxxx 模板.md

5、Spec驱动开发经验

► 写Spec时怎么让"Vibe Coding"稳健可靠?监测点在哪?

► Markdown 文档协同乱成一团，解决此问题的好实践?

※ 用开发人员思维，把Spec驱动开发讲落地   //扶上马

※ 分享和讲解：一套层次化的Prompt模板   //送一程

1、嵌入式设计模式整体评估

2、以嵌入式设计模式为“维护语言”：Driver层设计模式（14个）

► 中断采集：ISR → 信号量/队列 → 任务唤醒

► 轮询采集：周期性采样→ 信号量/队列 → 任务唤醒

► DMA采集：Ping-Pong双缓冲、半传输/全传输中断

► 函数控制：普通直通式同步函数控制硬件

► 【案例】中断采集：MPU6500数据就绪触发姿态解算

► 【案例】DMA采集：ADC电池电压采集，零CPU占用

► 【案例】函数控制：LED的ledSet()即时生效

3、以嵌入式设计模式为“维护语言”：HAL层设计模式（10个）

► 逻辑接口：统一函数签名、隐藏硬件细节

► 异步接口：任务内执行 + 队列通知 + 回调触发

► 注册接口：事件源暴露注册接口

► 响应接口：响应方实现回调

► 消息分发：消息报文解析、消息多路分发

► 通道级联：多个消息分发模块，收尾相连灵活管理数据流

► 消息拦截：在协议栈中注册处理逻辑

► 单次Job框架：动态注册一次性回调

► 周期Job框架：静态注册周期性任务

► 【案例】逻辑接口：sensorsReadGyro()屏蔽MPU6500/BMI088差异

► 【案例】注册接口 / 响应接口：crtp的16个port动态注册机制

► 【案例】通道级联：Radio → Syslink → CRTP的三层解耦

► 【案例】消息拦截：crtpservice在crtp port 15注册系统服务

► 【案例】单次Job框架：worker.c代码分析

4、以嵌入式设计模式为“维护语言”：应用层设计模式（7个）

► 事件任务：阻塞等待 + 消息分发

► 周期任务：vTaskDelayUntil 节拍

► 基于数据流：按（采集→估计→控制→输出）组织模块内部逻辑

► 基于状态机：按状态机组长模块内部逻辑

► 【案例】周期任务：stabilizer的1kHz控制回路

► 【案例】基于数据流：姿态估计 → 指令获取 → PID计算 → 电机分配

► 【案例】基于状态机：系统启动的自检/失败/运行三态转换

► 【案例】基于策略：互补滤波 vs 卡尔曼滤波动态切换

► 【案例】基于配置：log系统的运行时可配置遥测

5、借助 AI 识别坏味道、实施重构、持续演进（案例实证）

► 从GitHub下载基于FreeRTOS的智能手表代码

► 基于AI + 本课模板，生成《架构设计画像》报告

► 基于AI + 本课模板，生成《设计问题诊断》报告

► 基于AI + 本课模板，生成《重构优化建议》报告

6、借助 AI 识别坏味道、实施重构、持续演进（方法讲解）

※ 贴近真实嵌入式实践，分享Driver、HAL等设计模式

※ 解决真实工作痛点，给出AI时代自动代码重构解决方案