電子工程師成長實錄之四大教訓(xùn)

電子工程師成長實錄之教訓(xùn)系列之五

常言道人靠衣衫馬靠鞍，在一個拼顏值的社會，外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計對電子產(chǎn)品也變得越來越重要。消費類電子不用說，即使是工業(yè)類電子產(chǎn)品，外觀靚麗、結(jié)構(gòu)精巧的產(chǎn)品也會讓產(chǎn)品更具競爭力。在多年的項目開發(fā)中，關(guān)于外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計方面我就有過一次失敗教訓(xùn)，每每想起還是記憶猶新。

那是十多年前，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊從事網(wǎng)絡(luò)流媒體智能監(jiān)控系統(tǒng)的硬件研發(fā)和生產(chǎn)工作。系統(tǒng)采用世界首顆基于MPEG-4硬件壓縮處理芯片，美國國家半導(dǎo)體的486主控平臺，以太網(wǎng)和ADSL通信方式，具有音視頻同步、本地數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)傳輸、高達(dá)300：1數(shù)據(jù)壓縮比、DVD畫質(zhì)等諸多優(yōu)點，和當(dāng)時傳統(tǒng)的采用多DSP軟解壓方案相比具有明顯技術(shù)優(yōu)勢。團(tuán)隊由電子、機(jī)械結(jié)構(gòu)、測試、產(chǎn)品化及生產(chǎn)工藝等工程師構(gòu)成，負(fù)責(zé)從研發(fā)到大規(guī)模量產(chǎn)全部工作。公司正準(zhǔn)備去香港上市，而且預(yù)交了在北京舉行的一個大型展會相關(guān)費用，項目的研發(fā)進(jìn)度必須要保證。因為采用技術(shù)過新，團(tuán)隊克服了藍(lán)屏、音視頻分離、閃屏等重重困難，完成了原理樣機(jī)驗證，接下來就是工程樣機(jī)研發(fā)。

工程樣機(jī)研發(fā)階段就需要考慮很多工程化的因素，而首當(dāng)其沖的就是外殼和結(jié)構(gòu)定型設(shè)計。那時沒有3D打印，CNC快速打樣也很昂貴，基本都是確認(rèn)原理樣機(jī)功能滿足要求后才正式開始外殼設(shè)計和開模等?；跁r間和經(jīng)濟(jì)性考慮，主要是開模周期及費用問題，首先排除了塑料外殼開模；考慮到批量產(chǎn)品單價問題，進(jìn)一步排除了鋁合金外殼；最終決定采用鈑金沖壓模外殼。

接下來就是根據(jù)電路板尺寸及散熱需求決定了外殼的外形尺寸和安裝方式；根據(jù)電腦效果圖選擇了一款簡潔的矩形設(shè)計，采用黑色鈍化工藝，大紅色Logo；考慮到工業(yè)級產(chǎn)品現(xiàn)場安裝和使用時的防護(hù)強(qiáng)度采用了比較厚實的板材。因為距離參展的時間太緊，直接下了幾十套進(jìn)行小批試制。然后，經(jīng)過無比焦慮的催促和漫長等待后，終于在必須啟程去北京布展前兩天外殼到了。

所有的人都驚呆了，這個外殼真的不是一般的丑，黑乎乎的一塊傻大粗笨的磚頭，電腦效果圖上閃亮的黑色鈍化效果由暗淡無光的黑漆取代，筆直的縫線在鈑金工藝上根本實現(xiàn)不了，效果圖上美麗的大紅的Logo在實際套印后顯得很突兀，很多地方因為鈑金工藝和材料原因都無法達(dá)到設(shè)計要求。但已經(jīng)沒時間更改了，咬牙帶領(lǐng)團(tuán)隊忙碌了兩天，最后一天全體熬了一個通宵，這也是我到上海后唯一的一次通宵加班。通過各種膠粘釘鉚，在參展團(tuán)隊出發(fā)前一刻將測試通過的樣品完成交付。 后來的事情可以想見，據(jù)參展的同事說，我們的產(chǎn)品是全場最丑的展品，沒有之一。痛定思痛，經(jīng)過徹底改進(jìn)，終于滿足了相關(guān)要求，實現(xiàn)大批量量產(chǎn)。

幾點教訓(xùn)：外殼的ID設(shè)計需要專業(yè)的工業(yè)設(shè)計人員；永遠(yuǎn)不要相信效果圖；盡早啟動外殼設(shè)計，現(xiàn)在可以充分利用3D和CNC技術(shù)。

電子工程師成長實錄之教訓(xùn)系列之六

作為電子研發(fā)的老兵，面對各種紛繁復(fù)雜的問題，加班加點是家常便飯，絞盡腦汁甚至抓狂是常態(tài)。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)當(dāng)項目進(jìn)展到你想砸掉設(shè)備的時候，再堅持一步你就成功了。但是有一個項目卻因為堅持，到現(xiàn)在每每想起我都心痛郁悶不已。

2006年，我在上海一家公司從事動態(tài)令牌的研發(fā)生產(chǎn)工作。公司是一家純軟件公司，在我入職前沒有硬件部門。作為硬件部經(jīng)理，負(fù)責(zé)創(chuàng)建團(tuán)隊、樣機(jī)研發(fā)和后續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)。工作壓力很大，但是工作氛圍很好，同事們相處很愉快。

當(dāng)時這個動態(tài)令牌的技術(shù)正在快速在各行業(yè)推廣應(yīng)用，開始主要是用于保障跨國企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)登陸安全，2002年就是通過NS的FAE首次接觸到這個東西，該技術(shù)的先行者是RSA，當(dāng)時NS就是RSA定制的。后來隨著銀行的賬戶密碼經(jīng)常被盜，各大銀行也開始推廣動態(tài)密碼器；那幾年網(wǎng)絡(luò)游戲超級火爆，隨之而來的是游戲賬號安全問題，并因盜號而發(fā)生過幾起比較轟動的訴訟，網(wǎng)游公司開始陸續(xù)采用動態(tài)令牌來保障游戲賬號的安全。

當(dāng)時國內(nèi)從事動態(tài)密碼器研發(fā)生產(chǎn)的公司并不多，而能擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的公司更少。公司創(chuàng)始人是劍橋大學(xué)畢業(yè)歸國的海歸，擁有基于SHA256算法的動態(tài)密碼的核心專利技術(shù)，而SHA256在當(dāng)時比其他的公司的技術(shù)整整領(lǐng)先一代；公司的投資人是美國IDG和5173。 我當(dāng)時的主要工作就是采用合適的單片機(jī)，實現(xiàn)基于SHA256算法的動態(tài)密碼器。SHA256算法相當(dāng)復(fù)雜，有大量的矩陣和回歸迭代運算，對于單片機(jī)實現(xiàn)基于時間的動態(tài)令牌來說存在以下難點：較大RAM空間；高速計算能力；超低功耗；超高可靠性；超低價格。 由于以上各項之間存在沖突，同時滿足這些相互矛盾的需求其實非常困難。

我先在PC機(jī)上用C語言編程實現(xiàn)算法，仿真后發(fā)現(xiàn)RAM的需求最精簡最少也超過2KB，如果移植到單片機(jī)上加上各種初始化和控制代碼，RAM的需求接近3KB，2006年的時候能有3KB的RAM的單片機(jī)極為稀少而且價格極高。不得已，我選擇用匯編語言編程，綜合運用很多編程技巧，如采用程序空間換RAM空間，多次迭代的RAM動態(tài)分配回收等，最終花費了一周時間，將RAM需求降到409Byte，因當(dāng)時已經(jīng)有不少單片機(jī)的RAM空間達(dá)到512Byte，徹底解決了RAM空間不足的問題； 硬件上采用激光焊接鋰電池以及晶振匹配和整體固定，軟件上由于采用的是匯編語言，計算效率和可靠性遠(yuǎn)超C語言編程；采用了深度睡眠等技術(shù)平均功耗降到3.4uA，一塊CR2032的電池可以工作超過3年，達(dá)到了超低功耗的要求。

當(dāng)時有三款滿足技術(shù)要求的單片機(jī)，分別是TI和臺灣某公司的8位機(jī)、富士通的16位機(jī)，由于超低價格的要求，我們選擇了臺灣的單片機(jī)。 很快樣機(jī)出來了，功能和性能測試OK，1K的樣品生產(chǎn)出來了功能和性能都OK，但是經(jīng)過一段時間后發(fā)現(xiàn)存在一定比例的樣機(jī)功耗很大，電池很快就沒有電了。拆開測試，未見異常，換裝電池后功能正常；期間懷疑過晶振停振、電池松動、靜電干擾、電路板異常、軟件跑飛、芯片不良等；多次請供應(yīng)商及代理商的技術(shù)人員一起分析，甚至寄實物到臺灣請原廠分析，結(jié)論均是未見異常。

在測試分析和不懈堅持中，我又分別將代碼成功移植到TI和富士通的單片機(jī)，但是這時國內(nèi)做動態(tài)密碼器的廠商開始多起來，他們采用的都是上一代簡單的加密算法，雖然安全性不夠，但對單片機(jī)要求很低，而且外觀上看不出任何差異。在成本的壓力之下，新的單片機(jī)導(dǎo)入工作在公司層面一直未能真正進(jìn)行，生產(chǎn)訂單開始源源不斷，又掩膜定制50K的Dice片。 堅持了很久，通過對500套樣品的排查，終于發(fā)現(xiàn)是因為該單片機(jī)的內(nèi)在BUG，P64管腳IO口寄存器配置會在休眠期間發(fā)生反轉(zhuǎn)，高低電平一旦反轉(zhuǎn)后就開始快速放電。

問題查清了，但是對公司來說損失已經(jīng)非常巨大，包括客戶流失和口碑等。這是我工作以來遇到的最難復(fù)現(xiàn)、最難模擬、最難分析的問題，也是對公司造成影響最巨大的問題。

教訓(xùn)主要有以下幾點：

1、 樣機(jī)開發(fā)階段過于考慮低成本方案往往會導(dǎo)致災(zāi)難性后果，優(yōu)先選擇口碑好的大品牌產(chǎn)品完成技術(shù)驗證和生產(chǎn)銷售，然后逐步降本；

2、 如果硬件問題沒有得到解決，一段時間后還沒有進(jìn)展需要及時止損，切換不同方案，這時一味的堅持往往付出更加慘痛的代價；

3、 表面上的硬件問題有時其實是軟件配置導(dǎo)致，但深層次原因可能還是硬件不良，遇到這種極難復(fù)現(xiàn)的問題尤其要當(dāng)心；

4、不要迷信芯片公司，所謂原廠的技術(shù)支持其實是有限的，所謂的分析報告有時無非是一個免責(zé)的托詞，而且這種深層次的問題很難追責(zé)。

電子工程師成長實錄之教訓(xùn)系列之七

2010年春節(jié)剛過，我受托創(chuàng)建公司的上海分公司，開始從事礦山自動化設(shè)備電控系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)工作。

第一個項目就是要研發(fā)煤礦采煤工作面液壓支架電控系統(tǒng)。液壓支架是一個高達(dá)7米、寬近3米、自重約45噸、單架頂板負(fù)重能力超過400噸的龐然大物。全系統(tǒng)需要180架左右的支架組成，在地下幾百米深的采煤工作面上形成一個長度超過300米的巷道。支架系統(tǒng)支撐整個工作面，保護(hù)人員和設(shè)備不受傷害。這個龐大系統(tǒng)還需要隨著采煤機(jī)的不斷移動而移動，具有手工和自動模式。每架支架有多達(dá)11組22個關(guān)節(jié)動作，電控系統(tǒng)需要通過對電磁先導(dǎo)閥的精確控制進(jìn)而控制液壓主閥，最終控制支架按照實際生產(chǎn)需求進(jìn)行各種動作或是成組甚至是全系統(tǒng)自動運行。系統(tǒng)安裝在采煤機(jī)作業(yè)現(xiàn)場，是井下生產(chǎn)人員最集中、爆炸性氣體和粉塵最嚴(yán)重、空氣最潮濕并有強(qiáng)烈腐蝕性的地方，需要高度的安全性，采用本安防暴設(shè)計，外殼防水等級達(dá)到IP65。行業(yè)內(nèi)一位老教授曾說過液壓支架電控系統(tǒng)是煤礦自動化設(shè)備中最復(fù)雜的電控系統(tǒng)之一。

液壓支架系統(tǒng)井下現(xiàn)場圖 組建之初，一個人、兩間空辦公室、四張工作臺、一本德國瑪柯的系統(tǒng)操作說明書和一些簡單的預(yù)研資料就是全部的家當(dāng)。我從沒接觸過自動化設(shè)備，更別說礦山自動化設(shè)備（^_^），在上海想找到有礦上自動化設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗的軟硬件工程師也是極為困難的。 經(jīng)過大約6個月，團(tuán)隊已經(jīng)有十多個人，我完成了方案書起草和通信幀格式制定，帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)出15臺原理樣機(jī)，并順利通過總公司組織的專家評審。

我一點也高興不起來，因為自始至終有個問題困擾著我。那就是如何保證180架之間的可靠快速通信?？赡苁且驗橥ㄐ艑I(yè)出身，從開始就深知這么龐大的實時聯(lián)動系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的通信是項目成功的關(guān)鍵。原理樣機(jī)的評審因為樣機(jī)數(shù)量少，大家更關(guān)注的是單臺設(shè)備的控制流程，對于系統(tǒng)級別的通信延時、誤碼率、可靠性及方案成本等沒有太多考慮。

當(dāng)初調(diào)研下來發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外屈指可數(shù)的幾款產(chǎn)品都對技術(shù)資料嚴(yán)密封鎖，從對操作手冊里只言片語的分析，推斷出他們采用的都是CAN或PROFIBUS等現(xiàn)場總線，基本都是干線并聯(lián)加本地串聯(lián)通信方式。這種方式聽起來很好，但實際帶來的問題也很多。通過實際走訪礦上和深入礦井第一線，這些公司的系統(tǒng)其實都還存在一些通信問題。礦山專用的線纜強(qiáng)度和工藝要求很高，采用雙絞線方式抗干擾能力很強(qiáng)，但是需要的通信線芯太多，線纜和接插件加工難度大，采購成本高；采用單線方式結(jié)構(gòu)簡單成本便宜但抗干擾能力太弱，通信速度太低。另外采用并行加串行的方式需要至少三個獨立通信端口，而通常ARM器件都只有兩個CAN接口。在各種糾結(jié)中只能摸索前進(jìn)，為了簡化系統(tǒng)軟件控制流程和降低系統(tǒng)成本，我們先采用并行CAN總線方案。

原理樣機(jī)評審結(jié)束后，我對系統(tǒng)通信能力的擔(dān)憂更加強(qiáng)烈，決定重新評估技術(shù)方案，經(jīng)過慎重思考和分析，部分也是總結(jié)當(dāng)年研發(fā)動態(tài)令牌的慘痛教訓(xùn)，力排眾議將方案改成串聯(lián)CAN總線雙絞線方式，徹底放棄并聯(lián)總線，這意味著團(tuán)隊辛苦六個月的軟硬件架構(gòu)全部推倒重來。

針對大家的不理解甚至質(zhì)疑，我是這么分析的： 并聯(lián)CAN總線理論節(jié)點超過110個，實際70多個后就需要加CAN Bridge，這個技術(shù)難度并不低而且效果未知；

超過300多米和180個節(jié)點的規(guī)模，并行總線的傳輸速率要很低，通信誤碼率很高，系統(tǒng)管理難度很大，而且要精確實現(xiàn)控制器和支架支架一一對應(yīng)難度很大； 串行方式不存在無法實現(xiàn)的技術(shù)難點，通信延時和可靠性要求可以通過提高通信速率和命令分級傳輸?shù)确绞浇鉀Q；

系統(tǒng)的研發(fā)周期會壓縮，硬件成本也會大幅度降低； 很快采用新架構(gòu)的樣機(jī)研制成功，于2012年10月完成型式定型、2012年底投入沙坪煤礦生產(chǎn)，2013年中投入斜溝煤礦生產(chǎn)。國內(nèi)外技術(shù)資料的封鎖帶來的最大好處是我們擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，不過采用了uCOS-II沒有付費（^_^）。

幾點經(jīng)驗教訓(xùn)： 1、 項目負(fù)責(zé)人不能因循守舊或存在思維定勢，應(yīng)因地制宜選擇自己團(tuán)隊最有把握實現(xiàn)的技術(shù)方案； 2、發(fā)現(xiàn)項目存在難以克服的技術(shù)問題時，即使面臨全部工作推倒重來也在所不惜，而且應(yīng)該越早越好，這些損失的時間會因為方案優(yōu)化調(diào)整而彌補(bǔ)回來； 3、集思廣益沒錯，但是作為技術(shù)領(lǐng)頭人需要綜合平衡各種因素，關(guān)鍵時刻需要也要敢于拍板決策，猶豫不決會導(dǎo)致更加后續(xù)更加被動。

電子工程師成長實錄之教訓(xùn)系列之八

對公司來說，生產(chǎn)銷售的產(chǎn)品有時難免存在質(zhì)量問題，一般來說，軟件BUG最容易處理，升級一下版本就解決了；外殼部分通常是掉漆變形等影響外觀但不影響正常使用；電子部分如果出現(xiàn)質(zhì)量問題往往就會涉及退貨、召回等售后服務(wù)，經(jīng)濟(jì)損失巨大；如果是因設(shè)計或制造缺陷，產(chǎn)品在存儲或使用中冒煙、起火、爆炸等安全問題就是災(zāi)難了。Note7的電池起火事件對三星公司就造成了巨大打擊。這些年來我也親身經(jīng)歷過兩次產(chǎn)品的電池起火事件，至今心存余悸。 當(dāng)年在研發(fā)生產(chǎn)某型號電子設(shè)備時，需要定制一批紅外遙控器。去深圳考察了好幾家專業(yè)的遙控器廠商，通過對比測試，最終選定一家供應(yīng)商。遙控器比較普通，采用機(jī)頂盒公模，只是按鍵的功能重新分配了一下。樣品測試OK，在公司老板一再壓價后最終以極低的價格正式訂購2000套。正式產(chǎn)品到貨后發(fā)現(xiàn)和樣品不同，整體變輕變脆而且手感很差；電池盒處沒有了電池之間的分隔板；用于電池正負(fù)極接觸的彈簧變軟而且很多焊接歪斜。聯(lián)系供應(yīng)商得到的說法是原來的模具壞了，這是采用另外的模具生產(chǎn)的。并且信誓旦旦的保證這套模具生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)大批量供貨從沒有客訴品質(zhì)問題。因為銷售等不及了，老板要求工廠先挑選1000套用于發(fā)貨，而且為了產(chǎn)品形象和以后向供應(yīng)商索賠（老板原話）否定了我們加膠固定彈片的建議。 發(fā)貨后不久接到用戶投訴，他將我們的遙控器放在皮沙發(fā)上，居然遙控器自燃了，將嶄新的沙發(fā)燒焦一大片，好在發(fā)現(xiàn)及時沒有造成更大火災(zāi)。看到客戶發(fā)過來的圖片，電池部分已經(jīng)燒焦變形嚴(yán)重。經(jīng)過分析，缺少分隔板的兩節(jié)電池安裝歪斜加上彈片和彈簧的品質(zhì)等因素，兩節(jié)電池正負(fù)極短路后發(fā)熱直至起火燃燒。 直到這時，公司才意識到問題的嚴(yán)重性。立即答應(yīng)客戶的索賠要求；逐個聯(lián)系客戶提示風(fēng)險，對于擔(dān)心安全的客戶無條件退貨；不惜成本緊急訂購新的遙控器快遞給所有用戶。一番折騰，損失慘重。 我們的產(chǎn)品售價是1499元，遙控器供應(yīng)商報價是每只四元，實際采購價不到三元。遙控器供應(yīng)商只答應(yīng)退貨，其它一概不管。后來了解到所謂的模具壞了純屬謊言，他們是覺得價格太低，轉(zhuǎn)包給其它的小公司生產(chǎn)了。 后來在另一家公司，參與處理過兩起鋰電池自燃著火事件，一起燒壞了地板，一起燒壞了桌面，好在因為產(chǎn)品外殼是阻燃材料，未導(dǎo)致更大的火災(zāi)。技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)鋰電池電芯有品質(zhì)問題，電池保護(hù)板參數(shù)設(shè)置不合理，更要命的是居然沒有過溫保護(hù)功能。深究原因還是因為成本問題。

這兩件事給我的教訓(xùn)： 電源無小事，出事很要命； 成本很重要，安全更重要； 電子工程師在面對成本壓力時很無力，但還是應(yīng)該盡量堅持品質(zhì)優(yōu)先； 再低的價格也有廠商接單，但品質(zhì)嘛，只能是呵呵呵呵了。