嵌入式软件开发，为什么没有架构师这个岗位？

工程师进阶笔记

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9 j. H: s/ R8 _' S& P在互联网纯软件技术领域，我们经常会看到互联网大厂设立“软件架构师”的岗位，负责系统设计、技术选型和性能优化等工作，而且架构师的岗位薪资通常也比较高。
然而，在嵌入式软件技术领域，一般很少能见到企业招聘“嵌入式软件架构”这个岗位，是因为嵌入式软件不需要进行架构设计，所以不设立架构相关的岗位吗？
9 U& t2 c( @" I( o  A0 D本文尝试从以下三个维度展开进行分析：
+ J0 d9 ~6 Z9 t" k1、什么是嵌入式软件架构师？2、为什么嵌入式软件要有架构思维？3、嵌入式软件工程师如何培养架构思维？
7 E$ e, x4 }! |+ A% s9 F4 D! L+ a希望能帮助嵌入式工程师理解软件架构思维的重要性，并能找到提升自身架构能力的方法。
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. x6 a/ d! f' A/ \- R$ o1、什么是嵌入式软件架构师？
6 v8 e: ~& ]1 L! j架构师，顾名思义，是指负责嵌入式软件系统整体的架构设计、技术选型和解决关键问题的岗位，通常扮演着高级技术专家的角色。
% r5 {& \) ?/ _; M; T虽然大部分企业没有明确设立嵌入式软件架构师这个岗位，但架构设计的工作通常由资深的嵌入式软件工程、技术负责人或者系统工程师承担。
（1）嵌入式软件架构师的核心职责有哪些？
. h8 q$ Q# i1 N0 Z/ p" w--系统级架构设计：根据硬件资源设计合理的软件架构，确保系统能满足实时性、低功耗、高可靠性等关键指标，制定模块化和可扩展的代码结构，降低模块间的耦合度。
--技术选型与标准化：选择合适的RTOS或者裸机开发模式，制定通信协议的实现标准和接口，评估第三方库的适用性和可移植性。
--性能优化与可靠性保障：优化内存使用，调整堆栈管理和动态内存分配策略；设计看门狗机制和错误恢复策略，提高系统的稳定性；制定OTA升级方案以确保固件的可维护性。
（2）嵌入式软件架构师 VS 互联网软件架构师
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1 Q$ b; f# q( Z& Y- r9 _1 H1 P8 Z从以上对比可以看出，嵌入式软件架构师更加注重底层硬件的适配，通过软件设计策略，让硬件资源达到最优的使用率。
* `% a1 K, f: v" J' }8 c2、为什么嵌入式软件要有架构思维？
虽然很多嵌入式软件项目规模较小，但在平时的开发里面，架构思维仍然至关重要，以下列举几个关键的原因。
6 `, v. M. w, I& d+ V（1）硬件资源受限，必须高效进行利用
  ?2 j& C% ]. s9 D某些嵌入式设备采用低功耗的单片机芯片进行设计，内存和计算资源通常比较受限，如果没有良好的架构设计，其代码可能会存在内存泄漏、任务调度不合理、外设驱动高度耦合的情况。
（2）系统复杂度越来越高
4 d1 y+ j& U) K  L2 k0 h9 i5 y5 q" q早期的嵌入式设备功能相对比较单一，但现代的嵌入式系统功能已经越来越复杂，通常需要RTOS进行多任务调度，网络协议通信，AI推理等等，如果没有清晰的模块化架构设计，代码将会变得越来越臃肿，以至于难以维护。
（3）可维护性决定产品生命周期
1 L/ K4 d+ y( ?" }7 s) Q嵌入式设备的生命周期通常比较长，工业设备可达10年以上，如果代码架构混乱，将会导致后续功能迭代困难，Bug难以定位和修复，新成员接手代码的成本非常高。
; x$ H4 X6 t$ w; m. S& o（4）软件定义硬件，成为行业趋势。
过去的嵌入式软件开发是以硬件设计作为主导的，软件设计只是辅助。但现在越来越多的智能硬件产品，依赖软件实现差异化竞争，因此，良好的软件架构能提高开发效率，降低硬件依赖，并且支持更快的产品迭代。

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7 w& A0 i) L8 l2 E" T+ h- M; k! t/ |1 g3、嵌入式软件工程师如何培养架构思维？
（1）注重模块化编程设计
4 D- _, h; @6 ]" s  z% \8 y4 R* l3 B遵循高内聚低耦合的设计原则，每个模块只负责单一的功能；使用头文件进行接口封装，隐藏源代码的实现细节，采用面向对象的思想，提高代码的可复用性，如以下示例代码。

// 代码模块化设计：UART驱动接口  typedef struct {      void (*init)(uint32_t baudrate);      void (*send)(uint8_t *data, uint16_t len);      void (*receive)(uint8_t *buffer, uint16_t len);  } uart_driver;  // 使用接口，而不是直接操作寄存器  uart_driver uart1 = {      .init = uart1_init,      .send = uart1_send,      .receive = uart1_receive  };  （2）学习优秀的开源代码架构
7 U3 U" G8 z/ v% k1 W( x& X4 g至少学习一款RTOS的使用，比如FreeRTOS，学习任务调度，内存管理，IPC机制，研究设备树和驱动模型，理解platform_device和platform_driver等Linux驱动框架的设计思想。
% M, T/ y2 `5 y（3）掌握架构设计工具
3 `, a1 K/ n3 Q/ Y善于运用架构设计工具，如使用UML描绘状态图，用以描述系统行为；使用PlantUML绘制架构演进路线，使用PC-Lint或Cppcheck等静态分析工具，发现潜在的软件架构问题。
（4）参与完整项目，积累设计经验
从小型的MCU裸机开发，逐步过渡到中小型的RTOS项目，尝试根据具体的业务逻辑来重构旧代码，优化现有的代码架构设计，关注热门行业领域的嵌入式技术动态和架构趋势。
4 T: E& H. B4 j/ k4、总结概括
嵌入式软件架构师的岗位职责并不是不存在，而是由于这个技术领域和相关行业特点，这一角色通常是由经验比较丰富的开发者兼任，随着现代的嵌入式系统功能越来越复杂，架构思维将会成为嵌入式软件工程师的核心竞争力之一。
对于嵌入式软件工程师来说，与其等待企业设立架构师岗位，不如在实际项目里面，主动培养整体的系统架构思维。
! v! p6 a' V, w+ y# [# x嵌入式软件的整体发展方向，一定是更高效率、更低功耗、更强可维护性、更高可扩展性，而良好的架构设计正是实现这一目标的关键！
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