如何设计传感器数据流水线: newosp 事件驱动 + 零堆分配方案
以激光雷达点云处理流水线为主线,展示 newosp C++17 事件驱动架构如何解决工业传感器系统的三大工程难题: 零堆分配消息传递 (CAS 无锁 MPSC + variant 值语义)、可建模的状态管理 (层次状态机 LCA + Guard)、以及微秒级确定性调度。从端到端数据流切入,逐层拆解 AsyncBus、HSM、SPSC 如何协同支撑一条完整的工业数据处理流水线。
以激光雷达点云处理流水线为主线,展示 newosp C++17 事件驱动架构如何解决工业传感器系统的三大工程难题: 零堆分配消息传递 (CAS 无锁 MPSC + variant 值语义)、可建模的状态管理 (层次状态机 LCA + Guard)、以及微秒级确定性调度。从端到端数据流切入,逐层拆解 AsyncBus、HSM、SPSC 如何协同支撑一条完整的工业数据处理流水线。
在工业 MCU 产品中,固件更新失败意味着设备变砖,安全启动漏洞意味着固件被篡改。本文设计一个裸机环境下的二级 Bootloader,用状态机驱动 A/B 分区 OTA (含 Scratch 分区原子交换的掉电安全方案)、TLV 标准化镜像格式的安全启动验证、以及 ISR + Ring Buffer + 状态机三层解耦的通信协议栈。所有设计面向零 RTOS 依赖的裸机环境。
在嵌入式 Linux 产品开发中,telnet 调试 shell 是一个常见需求:通过网络连接到设备,执行诊断命令、查看运行状态、修改配置参数。本文为 C++17 header-only 纯 POSIX 实现的过程,最终产物是 telsh 项目。
RT-Thread 的 MSH (Micro Shell) 是嵌入式领域最成功的命令行交互组件之一。本文剖析 MSH 的核心设计理念,讨论在嵌入式 Linux 上实现同等功能的三种方案 (Embedded CLI 移植、newosp shell、自研 embsh),并重点介绍 embsh 如何在一个纯头文件库中融合多后端 I/O、telnet 协议、认证、历史导航和 Tab 补全。
在嵌入式 ARM Linux 项目中,基于 Boost.Log 的日志方案因临时对象创建、std::regex 解析和动态链接依赖而成为性能瓶颈。本文以 loghelper 的重构为例,将其改造为 C++14 header-only 架构,支持 spdlog/zlog/fallback 三后端编译期切换,实现 10-100 倍性能提升。
分析 ztask 裸机合作式调度器的设计: 静态内存池管理、基于 Tick 的排序链表调度(O(1) poll)、低功耗休眠计算。附完整 C 源码(~200 行)和典型应用示例。适用于无 RTOS 的资源受限 MCU 环境。
在轻量 RTOS 项目和嵌入式Linux中,合作式任务调度器是比操作系统线程更轻量的执行抽象。
MCCC (Message-Centric Component Communication) 消息总线的完整 API 参考,涵盖 FixedString/FixedVector 容器、MessageEnvelope 消息封装、AsyncBus 总线接口、StaticComponent 编译期组件、优先级与背压配置,每个接口附带签名、参数说明和使用示例。
以 512x512 矩阵乘法为载体,基于 newosp 基础设施库实测对比单线程、线程池、消息总线、多进程共享内存四种并行方案的性能差异,分析各方案在嵌入式 Linux 平台上的架构取舍与加速比。
在同一硬件上统一测试 MCCC、eventpp、EnTT、sigslot、ZeroMQ、QP/C++ 六个消息总线方案,从吞吐量、延迟、内存安全、嵌入式适配性四个维度给出选型建议
在嵌入式系统中,消息总线是组件间通信的核心基础设施。本文剖析 MCCC 消息总线的设计决策与工程权衡:为什么选择 Lock-free MPSC 而非互斥锁?Envelope 内嵌如何消除热路径堆分配?编译期类型索引如何替代 unordered_map?从问题出发,逐层展开一个面向安全关键嵌入式系统的消息总线的诞生过程。
在多核 ARM Linux 嵌入式系统中,同步日志的 I/O 阻塞导致控制回路超时和看门狗复位。本文设计一种基于 Per-Thread SPSC 环形缓冲与分级路由的异步日志架构,实现 wait-free 热路径 (~200-300 ns)、零竞争生产者、崩溃安全的关键日志保障。
死锁是嵌入式多线程系统中最隐蔽的故障之一。本文从一个典型的双锁死锁场景出发,逐步演示有序锁、lock_guard、try_lock、无锁队列四种防御策略,分析各方案在嵌入式实时系统中的工程权衡。
在嵌入式 C++ 消息总线中,std::function 回调看似方便,实则是延迟抖动和代码膨胀的隐性来源。本文分析回调链路的逐层开销,给出三个递进式优化方案:std::visit 编译期分发、CRTP 静态组件、FixedFunction 栈上类型擦除,最终在保留动态订阅能力的同时,为编译期确定的场景实现零开销分发。
基于 GCC 13 / x86-64 实测数据,面向 ARM-Linux 工业嵌入式开发者