5mm以下的元器件，嵌入式磁吸笔，可调节磁力吸附不同大小和数量的阻容感器件，可磁吸0201到0603的器件，其他较大器件可用镊子取。搭载20mAh锂电池，可使用Type-C充电，带充电指示，充满提醒。

我将针对您提供的“超迷你器件收纳盒”项目，详细阐述最适合的代码设计架构，并提供相应的C代码实现。这个项目虽然看似简单，但麻雀虽小，五脏俱全，我们可以借此机会展示一个完整且专业的嵌入式系统开发流程。

项目需求分析

首先，我们来详细分析这个嵌入式产品的需求：

1. 核心功能：器件吸取与收纳

   • 嵌入式磁吸笔：作为主要操作工具，需要能够吸取不同尺寸的器件，特别是微小的0201到0603器件。
   • 可调节磁力：根据器件大小和数量，灵活调整磁力大小，避免损坏器件或吸附过多。
   • 兼容性：除了磁吸，还需要考虑镊子取放较大器件，软件层面可能不需要直接支持镊子，但系统设计应不影响用户使用镊子。
   • 超迷你收纳盒：作为载体，需要考虑空间限制，软件设计应尽可能高效简洁。

2. 电源管理

   • 20mAh锂电池：提供电源，需要考虑低功耗设计，延长续航时间。
   • Type-C充电：现代标准接口，需要实现Type-C充电协议，包括充电检测、电流控制等。
   • 充电指示：通过LED或其他方式指示充电状态（充电中、充满）。
   • 充满提醒：在电池充满时给出提示，例如LED状态变化。

3. 用户交互（简化）

   • 虽然描述中没有明确的用户界面，但“可调节磁力”可能需要某种形式的用户交互，例如通过按键或旋钮调节磁力档位。
   • 充电指示和充满提醒也是一种简单的用户反馈。

4. 系统可靠性、高效性、可扩展性

   • 可靠性：系统运行稳定，功能正常，不易出错。
   • 高效性：代码执行效率高，资源占用少，响应速度快。
   • 可扩展性：代码结构清晰，模块化，易于维护和升级，未来可能增加新功能（例如更精细的磁力调节、电量显示等）。

代码设计架构

基于以上需求分析，我们采用分层架构来设计嵌入式软件，这种架构具有良好的模块化、可维护性和可移植性。

1. 硬件抽象层 (HAL - Hardware Abstraction Layer)

   • 目的: 屏蔽底层硬件差异，为上层软件提供统一的硬件接口。
   • 模块:
     • GPIO 驱动: 控制通用输入/输出引脚，例如LED指示灯的控制，磁力调节的数字控制信号等。
     • PWM 驱动 (可选，如果磁力调节采用PWM控制): 产生脉冲宽度调制信号，用于控制磁力大小（例如控制电磁铁的驱动电流）。
     • ADC 驱动 (可选，用于电池电压监测): 模数转换器驱动，用于读取电池电压，实现电量监测和充满检测。
     • Timer 驱动: 定时器驱动，用于实现延时功能，周期性任务，以及PWM信号的生成。
     • 中断控制器驱动: 处理外部中断，例如按键中断、充电状态变化中断等。
     • Type-C 物理层驱动: 处理Type-C接口的物理层信号，例如CC引脚检测，VBUS电压检测等。
     • 电源管理驱动 (PMIC驱动): 如果使用了电源管理IC，则需要PMIC驱动，负责充电管理、电池保护等功能。

2. 板级支持包 (BSP - Board Support Package)

   • 目的: 针对具体的硬件平台，初始化和配置硬件资源，包括时钟配置、外设初始化、中断向量表设置等。
   • 模块:
     • 系统时钟初始化: 配置MCU的时钟源和频率。
     • 外设初始化: 初始化GPIO、PWM、ADC、Timer等外设。
     • 中断向量表配置: 设置中断向量表，将中断请求与中断处理函数关联起来。
     • 启动代码 (Startup Code): MCU启动时的初始化代码，例如堆栈初始化、全局变量初始化等。

3. 设备驱动层 (Device Drivers)

   • 目的: 在HAL层的基础上，实现更高级别的设备驱动，封装硬件操作细节，为应用层提供易于使用的接口。
   • 模块:
     • LED 驱动: 控制LED灯的开关、闪烁等状态，例如充电指示LED驱动。
     • 磁力控制驱动: 控制磁力调节模块，例如设置磁力档位，启动/停止磁力输出。
     • 充电管理驱动: 处理充电逻辑，检测充电状态、控制充电电流、检测充满状态、发出充满提醒。
     • 电池监测驱动 (可选): 读取电池电压，计算电量百分比，进行低电量告警等。
     • 按键驱动 (可选): 处理按键输入，例如磁力调节按键、功能切换按键等。

4. 应用层 (Application Layer)

   • 目的: 实现系统的核心功能逻辑，例如器件吸取流程控制、充电状态显示、用户交互逻辑等。
   • 模块:
     • 主任务 (Main Task): 系统的主循环，负责调度各个任务，处理用户输入，控制系统状态。
     • 磁力控制任务: 处理磁力调节逻辑，根据用户输入或系统状态调整磁力大小。
     • 充电管理任务: 监控充电状态，控制充电指示LED，发出充满提醒。
     • 用户界面任务 (简化): 处理简单的用户界面，例如LED状态显示。

5. 通用库 (Utilities & Libraries)

   • 目的: 提供常用的工具函数和库，提高代码复用率，简化开发。
   • 模块:
     • 延时函数库: 提供精确或非精确的延时函数。
     • 字符串处理库: 提供字符串操作函数，例如字符串比较、复制、转换等。
     • 数据结构库: 提供常用的数据结构，例如链表、队列、栈等。
     • 调试打印库: 提供调试信息打印功能，方便开发调试。
     • 状态机库 (可选): 如果系统逻辑比较复杂，可以使用状态机库来管理系统状态。

C 代码实现 (示例，包含详细注释和解释)

由于篇幅限制，但我会尽可能详细地展示每个模块的关键代码实现，并解释代码的设计思路和技术细节。

为了演示清晰，我们假设使用一款常见的ARM Cortex-M系列MCU，例如STM32F103，并简化硬件配置，例如磁力调节采用简单的数字IO控制（高电平吸取，低电平释放），充电指示使用一个LED，充满提醒也使用LED。

1. HAL 层代码 (hal_gpio.h, hal_gpio.c)

// hal_gpio.h - GPIO 硬件抽象层头文件

#ifndef HAL_GPIO_H
#define HAL_GPIO_H

#include 
#include 

// GPIO 端口定义 (假设使用GPIOA, GPIOB, GPIOC)
typedef enum {
   
    GPIO_PORT_A,
    GPIO_PORT_B,
    GPIO_PORT_C,
    // ... 可以根据具体MCU扩展更多端口
    GPIO_PORT_MAX
} GPIO_Port_TypeDef;

// GPIO 引脚定义 (假设每个端口有16个引脚)
typedef enum {
   
    GPIO_PIN_0  = (1 << 0),
    GPIO_PIN_1  = (1 << 1),
    GPIO_PIN_2  = (1 << 2),
    GPIO_PIN_3  = (1 << 3),
    GPIO_PIN_4  = (1 << 4),
    GPIO_PIN_5  = (1 << 5),
    GPIO_PIN_6  = (1 << 6),
    GPIO_PIN_7  = (1 << 7),
    GPIO_PIN_8  = (1 << 8),
    GPIO_PIN_9  = (1 << 9),
    GPIO_PIN_10 = (1 << 10),
    GPIO_PIN_11 = (1 << 11),
    GPIO_PIN_12 = (1 << 12),
    GPIO_PIN_13 = (1 << 13),
    GPIO_PIN_14 = (1 << 14),
    GPIO_PIN_15 = (1 << 15),
    GPIO_PIN_ALL = 0xFFFF // 所有引脚
} GPIO_Pin_TypeDef;

// GPIO 模式定义
typedef enum {
   
    GPIO_MODE_INPUT,      // 输入模式
    GPIO_MODE_OUTPUT,     // 输出模式
    GPIO_MODE_AF_OUTPUT,  // 复用功能输出模式
    GPIO_MODE_ANALOG      // 模拟模式
} GPIO_Mode_TypeDef;

// GPIO 输出类型定义 (推挽/开漏)
typedef enum {
   
    GPIO_OUTPUT_TYPE_PP, // 推挽输出
    GPIO_OUTPUT_TYPE_OD  // 开漏输出
} GPIO_OutputType_TypeDef;

// GPIO 输出速度定义 (速度越高，功耗越高)
typedef enum {
   
    GPIO_OUTPUT_SPEED_LOW,    // 低速
    GPIO_OUTPUT_SPEED_MEDIUM, // 中速
    GPIO_OUTPUT_SPEED_FAST,   // 快速
    GPIO_OUTPUT_SPEED_HIGH    // 高速
} GPIO_OutputSpeed_TypeDef;

// GPIO 上拉/下拉电阻定义
typedef enum {
   
    GPIO_PULL_NONE,    // 无上拉/下拉
    GPIO_PULL_UP,      // 上拉
    GPIO_PULL_DOWN    // 下拉
} GPIO_Pull_TypeDef;

// GPIO 初始化结构体
typedef struct {
   
    GPIO_Pin_TypeDef        Pin;        // 引脚
    GPIO_Mode_TypeDef       Mode;       // 模式
    GPIO_OutputSpeed_TypeDef Speed;      // 输出速度 (仅输出模式有效)
    GPIO_OutputType_TypeDef  OutputType; // 输出类型 (仅输出模式有效)
    GPIO_Pull_TypeDef       Pull;       // 上拉/下拉电阻 (仅输入模式有效)
} GPIO_InitTypeDef;

// 初始化 GPIO
void HAL_GPIO_Init(GPIO_Port_TypeDef Port, GPIO_InitTypeDef *GPIO_InitStruct);

// 设置 GPIO 输出高电平
void HAL_GPIO_SetPinHigh(GPIO_Port_TypeDef Port, GPIO_Pin_TypeDef Pin);

// 设置 GPIO 输出低电平
void HAL_GPIO_SetPinLow(GPIO