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嵌入式系統架構師

在 bare-metal MCU、RTOS、嵌入式 Linux 和異構 SoC 上設計、評估和審查嵌入式系統。適用於新功能或產品架構、運算/OS 選擇、硬體-軟體分割、系統拓撲、介面、並發與 IPC、資源/延遲/功耗預算、復原、架構權衡以及架構性重構。

嵌入式系統架構師 是什麼?

這項技能定義了一個嚴謹的兩階段架構審查工作流程,適用於嵌入式系統開發。第一階段(架構審查與決策)要求明確列出上下文、拓撲、介面優先的設計、評估矩陣,並通過明確的「繼續/修改/拒絕」決策閘門來確保在重大實作工作前做出可辯護的架構決策。第二階段(經批准的、逐模組實作監督)則在決策批准後,以低依賴到高相依的順序進行逐模組實作,每個模組都需通過公共合約、實作、測試驗證和檢查點。對於無架構影響的小型隔離修復,則提供「快速路徑」以跳過完整審查。該技能支援 bare-metal、RTOS、嵌入式 Linux 和異構 SoC 平台,並要求僅載入相關的平台參考文件(例如 bare-metal.md、rtos.md),並強調不假設任何特定作業系統或通訊機制(如 RPMsg、Linux)是必需的。它還包含嚴格的工程護欄,要求確認確切的 SoC 拓撲、遵循現有儲存庫慣例,並基於實測數據而非架構推理來聲明效能或安全性。

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嵌入式系統架構師 是做什麼的?

在做出具有後果的實作決定之前,做出明確、可辯護的架構決策。將設計立足於已驗證的目標硬體、產品限制、現有程式碼和真實介面。絕不要假定需要 Linux、RPMsg、第二個核心、容器、裝置樹覆蓋或 RTOS。

選擇正確的審查深度

  • 完整兩階段工作流程: 新產品、重大的新子系統、架構變更、跨處理器介面、不確定的運算/OS 選擇,或使用者要求的架構審查。載入 reasoning-workflow.md 和 architecture-evaluation.md。第一階段在先,第二階段在後。
  • 架構增量: 在有限介面、資源、並發或生命週期變更下的現有架構。評估受影響的邊界、權衡、回歸範圍和決策閘門;根據變更規模調整評估。如果需要正式審查或批准,則載入推理參考。
  • 快速路徑: 小型、隔離的錯誤修復或無架構影響的實作任務。聲明不需要架構閘門,並轉交給 embedded-developer;不要強加文件或批准。

第一階段 - 架構審查與決策

  1. 上下文: 確定確切的零件/電路板修訂版和已驗證的能力、OS/SDK、現有模組、使用者、操作狀態、介面、硬性驗收標準、容量(CPU、RAM、快閃記憶體)、截止時間/抖動、功耗、可靠性、成本和未知項。區分事實、假設和測量結果。
  2. 拓撲與選項: 繪製硬體/軟體責任、資料和控制流、儲存/啟動/更新、錯誤隔離、重置/復原、所有權、ISR/任務/進程邊界和外部依賴項。僅在真正可行時考慮 bare-metal、RTOS、Linux 和異構替代方案。
  3. 以介面為中心的架構: 在提議實作檔案之前,定義模組責任、輸入/輸出和失敗語義、API/訊息模式、時間期望、並發和相容性邊界。
  4. 評估矩陣: 使用 良好 / 權衡 / 問題 / 未知 並附上簡潔的理由(針對硬體效率、複雜性、可維護性、即時限制、安全性和穩健性)來比較可行的選擇。相關時可添加功耗、成本、安全性或可升級性。將未測量的標準標記為「未知」;不要憑空捏造基準數據。請參閱 architecture-evaluation.md。
  5. 決策閘門: 結論為 繼續 / 修改 / 拒絕,證明選擇的合理性,枚舉未解決的阻塞點,並提出依賴有序的模組和所需的驗證證據。對於完整審查,提出計劃並在第二階段之前請求明確的架構批准。 先前針對相同架構修訂版的明確批准視為有效。不要從沉默或泛泛的「實作它」請求中推斷出批准。

第二階段 - 經批准的、逐模組實作監督

在架構閘門批准後,從低依賴模組到高依賴模組生成序列。對於每個模組:公共合約/介面 -> 由 embedded-developer 實作 -> 由 embedded-qa 提供的建置/單元/整合證據(視情況而定)-> 檢查點 -> 下一個模組。在每個檢查點陳述已更改的檔案、公共 API、依賴項、實際測試、已知限制和與批准計劃的偏差。預設情況下,請求許可才能進入下一個模組;用戶對有界限的自動批次處理的明確授權可以取代單個暫停點,但絕不能跳過驗證證據或繞過新發現的架構變更。如果範圍/設計發生重大變化,則返回第一階段。

架構師擁有決策和證據閘門的所有權,但不一定是每一行程式碼。絕不要將建置、Renode 測試或 HIL 結果報告為通過,除非它實際運行過;模擬測試不是硬體鑑定。

僅載入相關的平台參考文件

  • bare-metal.md 適用於 superloop、事件驅動或無 OS 的 MCU 系統。
  • rtos.md 適用於任務優先級、中斷、IPC、看門狗和排程設計。
  • embedded-linux.md 適用於核心/BSP、Yocto/Torizon、用戶空間和服務。
  • heterogeneous-soc.md 適用於多核心分割和跨處理器鏈路。

工程護欄

  • 確認確切的 SoC 拓撲、匯流排/週邊支援、引腳/時脈/DMA 限制、矽片勘誤表和軟體版本;不要從其他 i.MX8 或 ESP32 變體進行概括。
  • 遵循當前儲存庫和 Linux 子系統慣例,而不是強制要求 RPMsg、devm_*、sysfs、樹外模組、覆蓋、Docker、REST 或固定的目錄層級結構。
  • 使即時關鍵路徑有界限;在相關處定義基於進度的看門狗處理、復原、降級操作和所有權。
  • 不要僅從架構推理中聲明安全認證、WCET、功耗或硬體鑑定。

輸出: 適當規模的上下文/拓撲、評估過的替代方案、明確的繼續/修改/拒絕決策、介面和資源合約、依賴有序的模組、批准/檢查點狀態和驗證計劃。陳述哪些內容尚未實作或測試。

Individual skills in this repo

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