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文 | 无际（微信:603311638）
个人原创 | 第 106 篇
全文约2095字，阅读大约需要 10 分钟
大家好， 我是无际单片机编程徐工。
今天跟大家伙来聊下一个智能电子产品的设计框架，让大家熟悉工程师到底是怎么产品的。
老板突然要给你一个新的需求，要你做一款自己不熟悉的产品，第一感觉都是懵的，不知道这个产品的工作原理是什么？用的是什么方案，什么芯片？
我们首先是买个同行的样品回来研究一下，看别人是怎么做的，然后在别人样品的基础上优化升级，做出自己的产品。
比较郁闷的事情就是买回来的样品，芯片的丝印被打磨了，或者找不到芯片相关的资料。
对于电子工程而言，个人从事的行业不一样，个人的经历和经验也局限于自己做过的产品，即便再有经验的工程师，碰到自己没有做过的产品都是一样。
设计一款电子产品，首先是要确定产品的设计方案。
产品的设计方案决定着产品设计的成功与失败，比较重要，所以我们在产品方案确定的时候，我们会不断的比较不同的方案，不同的模块，最终确定自己的产品设计。
今天，我们就以无际单片机编程给学员的第二个项目“WIFI防盗报警网关”为例，给大家比较透彻的解析一下硬件设计的过程。
第一步：根据产品的需求，确定产品设计的方案
先把产品的需求按照功能进行拆解成几个部分，然后逐个确定方案。
WIFI防盗报警网关的需求我们需要拆解成四个部分：
1.WIFI无线通讯（广域网）
2.ASK无线通讯（局域网）
3.用户交互
4.单片机(核心微控制器)
1.WIFI无线通讯(广域网)
WIFI无线通讯模块可以选择的非常多，其中比较热的包括上海乐鑫ESP8266、ESP32,有人科技的USR-C210、USR-216、WIFI232-B2/A2、涂鸦科技的WRG1等。
不同的模块的比较，各自有各自的优势，我们最终选择的是涂鸦科技的WRG1，为什么选择涂鸦科技的？
ESP8266、ESP32、USR-C210等WIFI 模块，我们之前在产品设计中也有过应用，比较熟悉，但这些模块需要自己搭云服务器，开发手机端APP。
搭建云平台服务器，开发手机端APP(安卓和IOS),至少需要几十万成本。
而涂鸦科技，只要我们购买它们的模块，就可以免费使用涂鸦科技的云平台，并提供的SDK包，支持自行生产手机应用端APP。
虽然APP有点鸡肋，但是拿来二次开发一下还是比较爽的。
不仅帮我们省了成本，还大大缩短产品开发周期。
最终选择了的WIFI模块是涂鸦科技的WRG1 这个型号模组。
2.局域网无线通讯（ASK）
ASK技术相对非常成熟，我们直接选择市面上比较成熟的模块即可，而且成本也不是很高。
3.用户交互设计
输入操作：按键输入
输出部分： LCD显示、蜂鸣器、喇叭报警声输出。
按键操作：向上、向下、向左、向右、确定、取消 6个按键操作
LCD 显示： 我们选择的128×64 OLED 液晶屏显示，
蜂鸣器和喇叭输出比较常规，我们就在这里不讲了
4.单片机选型
单片机型号: STM32F103.
我们开发的WIFI报警主机最主要是为了让大家通过这个项目学习掌握STM32单片机常用外设资源的使用。
当然，别看硬件没多少东西，核心价值在程序，至少我从事开发13年，能写出这种代码架构的工程师没超过5个。
至于单片机，我们选择出货量比较大的通用型，在这里就不多谈了。
第2步：确定供电方式和电源电路设计
很多兄弟可能觉得电源设计比较简单，这是一个比较危险的想法，因为电源是产品最重要的环节之一，很多硬件出问题，都是因为电源设计不合理导致的。
电源设计注意事项:
报警主机的系统工作电压:
WIFI报警主机系统的所有模块，包括WIFI模块，蜂鸣器、ASK无线接收，喇叭、单片机等都支持3.3V 供电，所以选择3.3V供电。
外部输入的电压通常有5V、9V、12V、24V、220V等，不能直接满足系统的供电要求，需要增加电源转换电路。
WIFI报警主机是通过USB 5V供电，我们需要增加5V转3.3V的电路。我们选择的电源芯片是XL1513E，可以满足5V转换3.3V的要求.
供电电流:
根据各自模块的工作电流确定，系统的正常的工作电流大概在100mA 左右，主要wifi模组占了80%以上。
喇叭报警电流100-200mA 左右，XL1513E的供电电流支持2A，远远的超过电路需求，可以满足产品设计。
系统纹波处理：
最后实测纹波平均在80mv左右，也能满足。
第3步：测试验证设计方案的可行性
通过以上的两步，确定了电路设计的整体框架，接下来就需要测试验证设计的合理性，并要确定设计的可行性。
对于自己比较熟悉的，有丰富的经验，直接使用就OK。
自己之前没有使用过的芯片或模块，我们需要提前测试，简单的验证一下方案的可行性。
喇叭，蜂鸣器，按键，ASK等我们比较熟悉，我们着重测试了涂鸦科技的WRG1模块，确定模块的可行性。
通过1-2周的开发测试验证，确定涂鸦科技的WIFI模块可以满足我们的需求。
最后: 确定产品的硬件设计方案，开始进一步设计原理图，绘制PCB、焊接样品，测试调试。
以上就是整个产品硬件的设计框架，看起来简单。
实际上一个再简单的产品，哪怕是一个充电器，做到极致，都会存在非常多的问题，因为太吃经验了。
下面我简单来聊下程序，网关的程序由无际编写，这个完全是参照产品功能去做，程序会复杂很多，所以采用模块化和面向对象编程思维。
先把每个功能拆解成模块去完成，最后拼凑起来，就跟装配汽车一样，再复杂的程序你也不至于崩溃。
整体分为三大板块：
1.单片机外设
这块相对比较简单，如果是我，我直接就复制现成开发板的例程把我们产品需要的外设用起来就行。
实际开发单片机原厂也会提供类似的例程和技术支持，所以这块我们要求会用就行，千万不要想着去吃透它，你又不去造芯片对吧？
2.系统内核
这个就是俗称程序架构，比较关键，采用时间片任务调度形式，这样方便管理每个任务，是一个整个产品程序的"地基"。
3.产品功能
当我们把单片机外设用起来，程序架构搭建起来，接下来就是在这个架构基础上完善我们的产品功能。
大体就是这样，大家可能会觉得比较简单。
大多数人都是一说就会，一干就废。
主要还是要干干干！
ok，今天就分享到这里，对你有帮助的话，麻烦给我点个"赞"和"在看"，感谢各位老铁！
