【暑期酷学】如何设计一个产品

jishuaihu

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眼看暑假快过完了，我领的暑期酷学的任务还没完成，真对不起大家。不过话说回来，我看管理员总结的这几个题目，看着简单，实际上水很深的。每一个问题都是需要一个人很长时间去体会的。在下不才，毕业已有三年了，一直从事电力系统交流量采集相关的工作，自己单独做过项目，也和同事们共同完成过一些项目，经验算不上，谈一下自己的经历和想法吧，希望能给不知道如何设计产品的童鞋们提供一个参考步骤。
      按照管理员分配的任务应该叫设计一个电路的流程，但大多数时候一个电路并不能完成一个系统的整个工作，所以我就多说一些，不合适的地方敬请大家指正！
       在管理体系里面，大家都知道一个很有名的质量管理体系----ISO9000，我刚工作的时候也接触了一些9000相关的知识，我决定对一个产品的设计很有帮助。按照9000的规定，一个产品的设计应该有若干的输入文件和输出文件，中间的是设计过程。比如针对电子产品的设计，输入文件包括市场调研，方案论证，技术要求等，输出文件包括电路的原理图，PCB图，工艺文件，说明书等等。中间的设计过程也有一些规定，比如任务计划书，阶段性检验等。限于我个人对9000的知识只是略知皮毛，就不在多说了。
      上面我提到这些，并不是给大家普及9000的知识，但我觉得这样一个一个流程对大家做产品，甚至做其他的事都有好处，上面提到的流程简单的说就是我要做什么，我要怎么做，时间怎么安排，最后做出来的东西是什么样。经常在论坛里看到有人这样说，我对某某单片机学习的差不多了，想做个东西练练手，大家说说做什么好。这其实就是在做产品的前期调查工作，但是对于这样的提问方式并不太赞同，因为别人不知道你到底是什么水平。对于新手来说，做什么东西其实应该由自己决定，别怕自己很多东西不懂，因为不懂的东西可以在制作的过程中去学习，这样才算是练手。当然做东西也需要有一个循序渐进的过程，我的个人习惯是不管用什么芯片，做的第一个东西都是点灯，连流水灯的水平不到，而且我发现很多工作了的人都是这样做的。就拿单片机控制LED来说，点灯----流水灯------花样流水灯--------交通灯就是一个循序渐进的过程。对于刚入门的童鞋们来说，你看到的开发板上的东西很多你都可以自己做，关键是要有恒心，能够真正的把一个东西做完肯定能学到很多东西，哪怕是一个流水灯。我要做什么，这就是做产品的第一步。
      接下来应该有个合理的时间安排，在单位一般都是由领导和自己共同根据项目的每一部分的特点进行时间上的安排。对于学生来说，像单位这样以时间段来安排进度有点儿不太合适，因为很多人对自己的能力和要做的东西的难度估计不足，因此无法正确合理的安排自己的时间进度。我建议大家按课程表的样子安排，每天抽出多长时间去完成。这也是一种计划。不过根据我的经验，真正的爱好者都是把大部分的课余时间耗在了对单片机及相关知识的学习上，如果你做不到，说明你不是真的爱好。但如果能每天都抽出一定的时间，也会有一定的成就。其实计划不仅对于电子设计，对于什么事都很重要。
     再往下就该进入真正的设计制作过程，而这之中的重要部分是设计，设计就是用实际电路实现自己想法的一个过程。在开始设计的时候，我们已经确定了我们要做什么东西，这个东西要实现那些功能。比如做一个万年历，这个万年历基本的功能应该是显示年月日时分秒，除此之外，要不要显示星期，用什么方式显示，液晶还是数码管，数码管用多大的，要不要修改时间，要不要闹钟功能，用什么方式供电。这些一一确定之后，分别设计每一部分的电路，以及元器件的选型。对于一般学生，单片机首先的确定的，大部分都是买的或者自己做的开发板，或者安排开发板的电路自己做。接着说万年历，单片机确定之后，首先确定用什么方式产生时间信号，是用单片机的定时器还是用专用的芯片，还要明白二者之间的区别，比如我们选择用外部时钟芯片，外部时钟芯片也有很多种类，并行接口的，串行接口的，串行接口的还有SPI接口的，IIC接口的等等，对其不知道如何选型的童鞋们来说，可以用这样一个原则，什么芯片的资料好找选什么的，这样有助于早点儿把东西做出来，有问题也好有的参考。当然对于一个经验比较丰富的工程师，选型的时候考虑的问题就要对一些了，比如价格，芯片封装，接口方式等等。确定了芯片之后，接下来设计这一部分的电路，一般的芯片都会有参考电路，要在理解参考电路的基础上，设计出自己的电路。有人这么问过我，设计电路不就是抄人家的参考电路吗？当然不是，参考电路只是提供一个参考，举个例子，IIC电路上一般都有两个上拉电阻，很多电路中都使用10K的，但是你知道为什么要用10K吗？这个电阻的大小会影响那些参数，如果明白，和参考电路一模一样，我认为也不算是抄。这样，一个功能模块的电路就设计好了，然后再逐个设计中每一个功能模块的电路。当然在设计的过程中要对CPU的资源进行分配，比如那些IO用来干什么，是不是把这些IO用到了合适的位置，这样的配置是否有利于编程，这些都需要认真的考虑。电路设计完后就是绘制PCB图，对于用洞洞板（万能板）的同学来说，这一步就是在万能板上合理的安排每一个元器件的位置。再往后就是元器件的焊接了，不再多说了。
        硬件完成后，应该是软件的编写，软件的编写一句话就可以带过，但又是多少话都说不完的，这个只能靠自己的学习，多看别人的程序，多思考。软件的编写过程很大一部分是代码的调试，改进，以及对硬件的进一步改进，这个过程往往需要很长时间，要耐得住寂寞。
      对于在企业工作的人来说，产品完成了还有很多事要做，比如料单整理，工艺文件编写，说明书等等，这些都是必须的。对于个人玩的东西，这些没人要求你去做，但是我认为留下这些东西对以后会很有帮助，当然不必做的跟企业一样，比如保留原理图，PCB图，程序代码，以及设计调试过程中必要的说明等等。
      这些东西大家也许都会说，但很多刚入门的人有些浮躁，拿到个开发板就要做东西，也不想自己要做什么，怎么做，如何做，结果弄几天发现很难，兴趣就没有了，落得个两手攥空拳。做东西是个知识积累的过程，前些日子我们部门刚来了个刚毕业的研究生，刚来的时候问我：“在咱们这儿工作都需要会什么软件啊？”我说“什么都得会，比如photoshop”。我的回答你听了也许认为我在是开玩笑，但这确实事实，在工作中需要的知识太多了，一个产品是多种知识积累的结果。
      说到电路的设计，基本的知识的模拟电路和数字电路，具体的内容就是书上的东西，我没什么好说的。至于如何学好这两门课，我觉得就是做实验，多看书。书中讲的内容需要从实验中得到理解，实验的现象又需要书本去解释。如此反复才能对这两门课有更深一步的理解。经常在论坛里看到有人说这个现象好奇怪，怎么怎么的，其实一点儿也不奇怪，只是自己没好好看人家的资料，或者知识太少，无法解释而已。为了把脑子中的电路落实要实物，我们需要借助相应的软件，比如protel，很老的一个软件，但是很多人还在用，其他的也可以，只要自己用的习惯就行，我一直用protel，就以protel为例子进行说明。protel用的最多的功能就是画原理图和PCB图，软件的应用很简单，网上多的是，我就不再多说了。protel只是一个工具，他的功夫全在protel之外，比如画原理图主要考验的是对电路知识的应用，画PCB主要是对电路布局及电磁兼容知识的应用。同样的电路，不同的人画出来的电路板性能可能差别很大，这个我有很深的教训。
        由于电是看不到的，能摸得到的不敢摸，敢摸的又没什么感觉，所以对电的调试要借助很多工具，比如万用表，示波器，逻辑分析仪等，这些工具的工作原理，使用方法和技巧都是需要掌握的。最主要的是分析问题的能力，根据这些工具的现象分析出问题所在，提出解决问题的方法。
        除此之外，外文资料的阅读能力也是一种很重要的技能。由于现在芯片大部分还是被外国统治，大部分技术资料都是英文的，我们还必须面对这个现象，去阅读英文资料，有些资料也有中文的，但是我想说，看中文资料，后果自负。嘿嘿，我就吃过这个亏。英文资料的阅读和一般的英语能力有一定的差异，主要是专业词汇的掌握。有些人的英文水平不高，但是能看懂英文资料，反之，有些研究生英语过了六级，但英文资料啥也看不懂。我英文水平也不高，但看英文资料看的却不少了，这个也需要多看才能提高阅读能力。我更希望同学们在英文整体水平提高的基础上进一步提高专业文献的阅读能力。
   先说这么多吧，算不上经验，一点儿经历，希望能对大家有些帮助！

chunyang

简单补充一下：
从一个产品经理的角度讲讲设计一个产品的基本步骤：
1、分析、确定产品的功能需求和市场定位
2、组建相关团队，包括设计、测试、生产、售后等所有相关环节
3、为各团队制定工作计划和时间节点
4、确认基本实施技术方案
5、实验室样板测试并改进
6、产品定型，制定生产工艺和品控检测标准，制定售后服务方面的相关标准和文档
7、生产实施阶段
8、产品稳定生产及销售阶段

这只是大致的流程，其间有大量的穿插、反复和团队间的交互，具体细节限于篇幅略去，而有的产品经理甚至还要考虑和参与销售策略的制定和实施，对工程师而言，升级成产品经理代表着技术的成熟和知识面的广度以及管理能力的体现，已经属于高级人才了。

chunyang

从工程师的角度大致讲讲一个产品的开发流程：

首先要说的是，工程师的工作流程必须严格符合前述产品经理的要求和思路，即使是小公司没有什么产品经理的设置，但工程师要在工作中逐渐养成具有全局观的工作方法和做事习惯。

1、根据产品设计要求提出基本技术方案，同时方案的选择要考虑公司的实际情况，包括采购途径、采购期、议价能力甚至已有的库存等，比如从绝对的标准讲，A方案比B方案更具优势，但恰恰B方案可以更快的实现并可利用到公司现有的资源，那么显然，B方案才是优选。
2、在确定的技术方案基础上做系统设计，设计时要兼顾整体，不能只考虑自己，比如一个嵌入式系统涉及到硬件、软件、结构等，彼此不能割离，设计时应想着方便对方，这样才能取得整体上的优势，特别的一点，设计本身一定要充分考虑工艺性包括测试的工艺性和生产的工艺性，如果产品涉及到某些标准，那么还需要严格遵照标准进行设计实施。
3、下来当然是调试、测试了，发现问题进行纠正。
4、进行工艺性设计，这个是产品与实验室样品的本质区别，期间还要涉及到与结构件、生产环节的配合问题，工艺设计阶段不能仅仅单独考虑，为减少不必要的工作量，在阶段2时就要充分考虑，但设计出一个好产品仍然不能忽视系统设计完成后的工艺设计阶段。
5、根据生产中遇到的问题进行设计细节改进，这是对以前阶段的缺陷进行修正和完善的过程。
6、进行设计总结。本阶段很重要，国人在这方面往往非常忽视，设计总结要生成各种文档，回过头去看看前面走过的路，从中总结得失是对以后设计之路的重要借鉴。

能做到这些就是一个合格的优秀工程师了。

soso

辛苦啦

luooove

顶个

常见泽1

设计一个产品要考虑的太多了
我们导师小公司
反正主要是一直在压价格
能用便宜的就用便宜的 有时候PCB出来了 有些二极管都不焊上去
设计好一个产品真的不容易
一个电机的项目 反复调了很多次

wade_2003

嗯，收益不小。辛苦了

sint27

现在也是刚进入职场
作为一个项目组的成员
边工作边学习

jishuaihu

感谢chunyang的系统的补充！

chenzhufly

  写的很不错！

czdo2008

abc2510712

必须顶个。

chen8710

谢谢:rose:

juanfengjing

恩恩，挺好的~

辛昕

但是我想说，看中文资料，后果自负

哈哈，这话说的太好了，所以我基本以英文文档为主，参考中文文档，当然有些很常见的玩意，以中文文档为主，参考英文文档。比如ds18b20的时序图。

更多的时候很极端，我根本不看中文文档。

wateras1

讲的不错

刹那光辉

设计一个不容易的。。

陈停龙

确实是挺不容易的

love92monkey

学到很多，很有感触

zhang7506620

写得很好！给了我一个目标