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如何开发好一块硬件单板?

发布日期: 2023-10-30 08:27:06 作者: 成功案例

  很多公司有硬件开发部,特别是在电子信息或智能硬件领域。如何开发出一块质量放心可靠的、满足功能性能需求的、而且改版次数最少的硬件单板呢?这是很多公司产品研究开发中的难题之一。硬件单板很多时候承担着功能实现、成本最优、性能可靠、快速稳定并为其他子系统或软件调试、测试和稳定运行的重任。那么怎么样才能做到这些呢?(硬件单板是构成产品硬件系统的一个部件)

  我们知道硬件单板作为产品硬件系统的一部分,通常正式开发是在IPD流程的TR2-TR5,由硬件SE进行系统的需求分解分配才能确定硬件单板的设计规格和功能。如果这样一个时间段根据规格和功能进行硬件单板的概要设计可能需求的输入是不完整的,就可能会丢三落四,最后导致硬件单板的开发功能和规格以及后续的联调与测试验证出现问题,导致不断修改硬件BUG。而一旦硬件出现BUG,就在大多数情况下要重新投板。

  怎么预防这种情况发生呢?答案就是用IPD的方法来解决。IPD的核心思想是一次性把事情做对。那么对于单板来讲,它是产品硬件系统的一个部件,是和产品整机一起立项的,其开发过程也遵循系统工程的开发方法。需要提前了解最终客户对产品的要求、公司对产品的要求(如DFX要求、质量要求)、产品的应用场景和工作环境要求、它服务系统的内部周边兄弟们的要求(周边子系统和部件对硬件单板的要求),基于对这些要求的理解形成被硬件单板的板级包设计需求。因此,硬件单板的负责人要提前介入Charter的开发、产品的产品包需求的分析、产品包需求的定义和产品概念、产品总体设计中,虽然这些工作的主体责任人不是硬件单板负责人,是产品的系统工程师,但是这种前期介入有利于单板对所工作的大环境、小环境的深刻理解,从而提前定义单板级包需求,而不是坐等SE分配的硬件子系统设计需求。

  第二点,硬件需求列表要经过周边兄弟们的评审和确认,确认后要形成基线,后续的变更要走变更流程进行管控。接下来,基于硬件需求进行硬件单板的概要设计,概要设计硬包括逻辑架构与物理架构的设计以及与周边的接口设计。重点要考虑对历史硬件版本的重用和CBB的复用。专注于那些要重新开发的功能和功能在物理实体(芯片、PCB)上的部署。这些重新开发的部分要求在单板开发工作量的占比别超过30%,超过的话开发的工作量就会大幅度提升,并带来研发资源浪费和风险的增加。同时要考虑到所选器件的可采购性、器件的健康度、可制造性、可靠性等的设计。

  硬件单板的概要方案完成后,进入硬件单板的详细设计,包括详细设计的具体方案开发、原理图、PCB、加工、单板调试和子系统和产品系统联调阶段。

  通常硬件单板的开发还包括大规模逻辑开发和底层软件开发部分,这些可以看成是硬件单板下的孙系统,开发的逻辑过程也大同小异。在联调时,需要各个专业组织内部先进行自测,自测需要编制自测用例并搭建环境,然后在开展联调。这期间硬件单板负责人要关注各部分的联调准备度,保障联调风险和进展可防可控。

  只有集成了硬件单板的产品通过了TR5,硬件单板开发工作才能宣布完成,TR5后进入的是可靠性验证和维护阶段,这期间维护工作量越少,说明硬件开发的水平越高。如果进入验证阶段还出现因硬件缺陷导致的改板,是要打板子的。

  对于简单系统来讲,有时候硬件系统本身就是一块单板或可以看成一块单板,其开发原理是一致的。基于IPD的开发思维方法是可以上到一个大系统,下到一个小系统、微系统都是实用的。

  降成本通常是在设计阶段决定的。但采购代表需要提前介入,承担起物料选型和供应商选择的责任。

  基于标杆对比的投资模式,也就是衡量一个企业的研发投资常用的指标是每年企业研发投入在销售额中的百分比来进行衡量。

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