嵌入式產(chǎn)品研發(fā)的具體流程

來源 | 技術(shù)讓夢想更偉大

嵌入式產(chǎn)品，與普通電子產(chǎn)品一樣，開發(fā)過程都需要遵循一些基本的流程，都是一個從需求分析到總體設(shè)計，詳細(xì)設(shè)計到最后產(chǎn)品完成的過程。

但是，與普通電子產(chǎn)品相比，嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)流程又有其特殊之處。它包含嵌入式軟件和嵌入式硬件兩大部分，針對嵌入式硬件和軟件的開發(fā)，在普通的電子產(chǎn)品開發(fā)過程中，是不需要涉及的。

嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)流程具體如下圖：

下面，針對嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)過程中的各個階段，我們進(jìn)行詳細(xì)探討。

階段1：產(chǎn)品需求

在這一個階段，我們需要弄清楚的是產(chǎn)品的需求從何而來，一個成功的產(chǎn)品，我們需要滿足哪些需求。只有需求明確了，我們的產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)才能明確。在產(chǎn)品需求分析階段，我們可以通過以下這些途徑獲取產(chǎn)品需求：

1)市場分析與調(diào)研，主要是看市場有什么需求,還有就是前沿的技術(shù)是什么(站在做一款產(chǎn)品的角度);

2)客戶調(diào)研和用戶定位，從市場廣大客戶那獲取最準(zhǔn)確的產(chǎn)品需求(要注意分析市場，產(chǎn)品生命周期，升級是否方便);

3)利潤導(dǎo)向(成本預(yù)算);

4)如果是外包項目，則需要我們的客戶提供產(chǎn)品的需求(直接從客戶那獲取，讓客戶簽協(xié)議);

當(dāng)一個項目做完的時候，如果客戶突然又增加需求，增加功能，將導(dǎo)致你的項目周期嚴(yán)重拖延，成本劇烈上升，并且測試好的產(chǎn)品可能要全部重新測試，原本的設(shè)計可能將不會滿足當(dāng)前的要求，所以做項目之前，最好要跟客戶把需求確定下來，并且簽定一份協(xié)議，否則，你辛苦多少個日日夜夜，得到的將是一個無法收拾的爛攤子!

階段2：產(chǎn)品規(guī)格說明

在前一個階段，我們搜集了產(chǎn)品的所有需求。那么在產(chǎn)品規(guī)格說明階段，我們的任務(wù)是將所有的需求，細(xì)化成產(chǎn)品的具體的規(guī)格，就比如一個簡單的USB轉(zhuǎn)串口線，我們需要確定產(chǎn)品的規(guī)格，包括：

1. 產(chǎn)品的外觀;

2. 產(chǎn)品支持的操作系統(tǒng);

3. 產(chǎn)品的接口形式和支持的規(guī)范;

等等諸如此類，切記，在形成了產(chǎn)品的規(guī)格說明后，在后續(xù)的開發(fā)過程中，我們必須嚴(yán)格的遵守，沒有200%的理由，不能隨意更改產(chǎn)品的需求。否則，產(chǎn)品的開發(fā)過程必將是一個反復(fù)無期的過程。

《產(chǎn)品規(guī)格說明》主要從以下方面進(jìn)行考慮：

1. 考慮該產(chǎn)品需要哪些硬件接口;

2. 產(chǎn)品用在哪些環(huán)境下，要做多大，耗電量如何。如果是消費類產(chǎn)品，還跟設(shè)計美觀，產(chǎn)品是否便于攜帶，以確定板子大小的需求，是否防水;

3. 產(chǎn)品成本要求;

4. 產(chǎn)品性能參數(shù)的說明(例如交換機，如果是百兆的速率，用于家庭和一般公司;如果是用于整個省的交換，那設(shè)計的速率肯定數(shù)十萬兆以上了)所以說，產(chǎn)品性能參數(shù)的不同，就會影響到我們設(shè)計考慮的不同，那么產(chǎn)品的規(guī)格自然就不同了;

5. 需要適應(yīng)和符合的國家標(biāo)準(zhǔn)，國際標(biāo)準(zhǔn)，或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);

階段3：產(chǎn)品總體設(shè)計方案

在完成了產(chǎn)品規(guī)格說明以后，我們需要針對這一產(chǎn)品，了解當(dāng)前有哪些可行的方案，通過幾個方案進(jìn)行對比，包括從成本、性能、開發(fā)周期、開發(fā)難度等多方面進(jìn)行考慮，最終選擇一個最適合自己的產(chǎn)品總體設(shè)計方案。

在這一階段，我們除了確定具體實現(xiàn)的方案外，我們還需要綜合考慮，產(chǎn)品開發(fā)周期，多少人月的工作量，需要哪些資源或者外部協(xié)助，以及開發(fā)過程中可能遇到的風(fēng)險及應(yīng)對措施，形成整個項目的項目計劃，指導(dǎo)我們的整個開發(fā)過程。

階段4：產(chǎn)品概要設(shè)計

產(chǎn)品概要設(shè)計主要是在總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的細(xì)化，具體從硬件和軟件兩方面入手：

硬件模塊概要設(shè)計

硬件模塊概要設(shè)計，主要從硬件的角度出發(fā)，確認(rèn)整個系統(tǒng)的架構(gòu)，并按功能來劃分各個模塊，確定各個模塊的的大概實現(xiàn)。首先要依據(jù)我們到底要哪些外圍功能以及產(chǎn)品要完成的工作，來進(jìn)行CPU選型(注意：CPU一旦確定，那么你的周圍硬件電路，就要參考該CPU廠家提供的方案電路來設(shè)計)。然后再根據(jù)產(chǎn)品的功能需求選芯片，比如是外接AD還是用片內(nèi)AD，采用什么樣的通訊方式，有什么外部接口，還有最重要的是要考慮電磁兼容。

一般一款CPU 的生存周期是5-8年，你考慮選型的時候要注意，不要選用快停產(chǎn)的CPU，以免出現(xiàn)這樣的結(jié)局：產(chǎn)品辛辛苦苦開發(fā)了1到2 年，剛開發(fā)出來，還沒賺錢，CPU又停產(chǎn)了，又得要重新開發(fā)。很多公司就死在這個上面。

軟件模塊概要設(shè)計

軟件模塊概要設(shè)計階段，主要是依據(jù)系統(tǒng)的要求，將整個系統(tǒng)按功能進(jìn)行模塊劃分，定義好各個功能模塊之間的接口，以及模塊內(nèi)主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。

階段5：產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計

硬件模塊詳細(xì)設(shè)計

主要是具體的電路圖和一些具體要求，包括 PCB和外殼相互設(shè)計，尺寸這些參數(shù)。接下來，我們就需要依據(jù)硬件模塊詳細(xì)設(shè)計文檔的指導(dǎo)，完成整個硬件的設(shè)計。包括原理圖、PCB的繪制。

軟件模塊詳細(xì)設(shè)計

功能函數(shù)接口定義，該函數(shù)功能接口完成功能，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，全局變量，完成任務(wù)時各個功能函數(shù)接口調(diào)用流程。在完成了軟件模塊詳細(xì)設(shè)計以后，就進(jìn)入具體的編碼階段，在軟件模塊詳細(xì)設(shè)計的指導(dǎo)下 ，完成整個系統(tǒng)的軟件編碼。

一定要注意需要先完成模塊詳細(xì)設(shè)計文檔以后，軟件才進(jìn)入實際的編碼階段，硬件進(jìn)入具體的原理圖、PCB實現(xiàn)階段，這樣才能盡量在設(shè)計之初就考慮周全，避免在設(shè)計過程中反復(fù)修改。提高開發(fā)效率，不要為了圖一時之快，沒有完成詳細(xì)設(shè)計，就開始實際的設(shè)計步驟。

階段6&7：產(chǎn)品調(diào)試與驗證

該階段主要是調(diào)整硬件或代碼，修正其中存在的問題和BUG，使之能正常運行，并盡量使產(chǎn)品的功能達(dá)到產(chǎn)品需求規(guī)格說明要求。

硬件部分：

1. 目測加工會得PCB板是否存在短路，器件是否焊錯，或漏焊接;

2. 測試各電源對地電阻是否正常;

3. 上電，測試電源是否正常;

4. 分模塊調(diào)試硬件模塊，可借助示波器、邏輯分析儀等根據(jù)。

軟件部分：

驗證軟件單個功能是否實現(xiàn)，驗證軟件整個產(chǎn)品功能是否實現(xiàn)。

階段8：測試

功能測試(測試不通過，可能是有BUG);

壓力測試(測試不通過，可能是有BUG或哪里參數(shù)設(shè)計不合理);

性能測試(產(chǎn)品性能參數(shù)要提煉出來，供將來客戶參考，這個就是你的產(chǎn)品特征的一部分);

其他專業(yè)測試：包括工業(yè)級的測試，例如含抗干擾測試，產(chǎn)品壽命測試，防潮濕測試，高溫和低溫測試(有的產(chǎn)品有很高的溫度或很低的溫度工作不正常，甚至停止工作)。

有的設(shè)備電子元器件在特殊溫度下，參數(shù)就會異常，導(dǎo)致整個產(chǎn)品出現(xiàn)故障或失靈現(xiàn)象的出現(xiàn);有的設(shè)備，零下幾十度的情況下，根本就啟動不了，開不了機;有的設(shè)備在高溫下，電容或電阻值就會產(chǎn)生物理的變化，這些都會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。這里要引出一個話題，工業(yè)級產(chǎn)品與消費類產(chǎn)品有什么區(qū)別呢?工業(yè)級的產(chǎn)品就要避免這些異常和特殊問題，有的產(chǎn)品是在很深的海里工作，或者在嚴(yán)寒的山洞工作，或者火熱沙漠工作，或者顛簸的設(shè)備上，比如汽車;或者是需要防止雷擊;所以這就是工業(yè)級產(chǎn)品跟消費類產(chǎn)品的區(qū)別，消費類的產(chǎn)品就不需要做這么多的測試。

階段9：產(chǎn)品

通過上一階段完整測試驗證，在此階段，即得到我們開發(fā)成功的產(chǎn)品。在此階段，可以比較實際的產(chǎn)品和最初的形成的產(chǎn)品規(guī)格說明，看經(jīng)過一個完整的開發(fā)過程，是否產(chǎn)品完全符合最初的產(chǎn)品規(guī)格說明，又或者，中途發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)格說明存在問題，對它進(jìn)行了多少修改呢?