嵌入式應(yīng)用培訓(xùn)_借鑒開發(fā)人員累計的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)構(gòu)建更出色的嵌入式系統(tǒng)

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嵌入式應(yīng)用培訓(xùn)_借鑒開發(fā)人員累計的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)構(gòu)建更出色的嵌入式系統(tǒng),   

隨著嵌入式系統(tǒng)不斷普及，我們可以從積累的開發(fā)知識中獲得巨大優(yōu)勢，構(gòu)建更出色的系統(tǒng)。

工程師一刻也沒忘記交付能同時滿足質(zhì)量、時間安排和預(yù)算目標(biāo)的項(xiàng)目的需求。一個事半功倍的方法 就是借鑒嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員社區(qū)多年來累計的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。下面我們就來了解一些為嵌入式開發(fā)帶來了最佳實(shí)踐的重要經(jīng)驗(yàn)。大家隨用隨取哈。

  
系統(tǒng)地思考

系統(tǒng)工程是一個廣泛的專業(yè)領(lǐng)域，覆蓋從航空母艦及衛(wèi)星到實(shí)現(xiàn)其性能的嵌入式系統(tǒng)的所有開發(fā)工作。我們可以運(yùn)用系統(tǒng)工程方法管理從概念到使用周期結(jié)束處置的嵌入式系統(tǒng)工程生命周期。系統(tǒng)工程方案的第一階段不是確立系統(tǒng)需求，而是制定系統(tǒng)工程管理規(guī)劃。這一規(guī)劃不僅將為系統(tǒng)定義工程生命周期以及開發(fā)團(tuán)隊(duì)將要開展的設(shè)計評審，而且還將定義這些評審的預(yù)期輸入輸出。該規(guī)劃可根據(jù)工程事件的次序和每個階段的先決條件，為項(xiàng)目管理、工程和客戶群體做出明確的定義。簡而言之，它可展示預(yù)期和可交付項(xiàng)。

在清楚理解工程生命周期的情況下，系統(tǒng)思考的下一步是確立正在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的需求。良好的需求集應(yīng)覆蓋三個方面：

功能需求定義嵌入式系統(tǒng)如何開展工作。

非功能需求定義法規(guī)遵從與可靠性等方面的問題。

環(huán)境需求定義工作溫度和沖擊與振動以及電氣環(huán)境（例如 EMI 和 emc）等方面的需求。

在較大規(guī)模的開發(fā)工作中，這些需求將從較高層次的規(guī)范向下延伸并且可跟蹤，比如系統(tǒng)或子系統(tǒng)規(guī)范（圖 1）。如果沒有較高層次的規(guī)范，我們必須在開發(fā)過程中接觸利益相關(guān)方，確立一套明確的利益相關(guān)方需求，然后將其用于確立嵌入式系統(tǒng)需求。

  

   

圖 1：在開發(fā)工作中，需求從較高層次的規(guī)范向下延伸并且可跟蹤

生成一個良好的需求集,需要我們充分思考每一個需求，才能確保其符合這些標(biāo)準(zhǔn)：

它是必要的。沒有需求,我們的項(xiàng)目就不會取得成功。

它是可驗(yàn)證的。我們必須確保該需求能通過檢驗(yàn)、測試、分析或演示實(shí)現(xiàn)。

它是可實(shí)現(xiàn)的。在給定的約束條件下,該需求在技術(shù)層面上是可以實(shí)現(xiàn)的。

它是可追蹤的。該需求能夠從較低層次的需求進(jìn)行追蹤，而且可追蹤較高層次的需求。

它是唯一的。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)可防止需求之間的界限不清。

它是簡單清晰的。每條需求指定一項(xiàng)功能。

為體現(xiàn)意圖，在定義需求時還常常使用特定語言。一般我們對強(qiáng)制性要求使用“必須”，對非強(qiáng)制性要求使用“應(yīng)該”。非強(qiáng)制性要求可讓我們表達(dá)必要的系統(tǒng)屬性。

在我們確立了我們的需求底線后，最佳實(shí)踐就是創(chuàng)建一個合規(guī)矩陣，說明符合每項(xiàng)需求。我們還可以通過為每項(xiàng)需求分配一種驗(yàn)證方法開始確立我們的驗(yàn)證策略。這些方法一般是測試、分析、檢驗(yàn)、演示和交叉讀取。根據(jù)合規(guī)及驗(yàn)證矩陣創(chuàng)建需求能讓我們：
清晰地了解系統(tǒng)行為。

向內(nèi)部測試團(tuán)隊(duì)和外部客戶都演示驗(yàn)證方法。這不僅可在開發(fā)過程的早期階段發(fā)現(xiàn)任何困難的測試方法，而且還可幫助我們確定所需的資源。

確定技術(shù)性能指標(biāo)。這些指標(biāo)來自合規(guī)矩陣，由存在無法合規(guī)的風(fēng)險的各種需求構(gòu)成。
分配工程預(yù)算

每個工程項(xiàng)目都涵蓋一定數(shù)量的預(yù)算，我們應(yīng)將其分配給在架構(gòu)中識別的解決方案。預(yù)算分配不僅可確保項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)整體需求，而且還可確保每個模塊的設(shè)計牽頭人理解模塊的分配，以創(chuàng)建適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。我們分配預(yù)算的典型領(lǐng)域有功能的總質(zhì)量、功能的總功耗、用平均故障間隔時間或成功概率定義的可靠性以及設(shè)計中信號類型間的正當(dāng)串?dāng)_（一般是一套適用于大量功能的通用規(guī)則集）。確立工程預(yù)算最重要的方面之一是確保我們有足夠的應(yīng)急分配。但我們必須戰(zhàn)勝應(yīng)急再加應(yīng)急的想法，因?yàn)檫@會成為影響時間安排和成本的嚴(yán)重技術(shù)問題。

為在我們架構(gòu)中使用的每項(xiàng)技術(shù)分配一個技術(shù)就緒指數(shù)，再結(jié)合合規(guī)矩陣，可幫助我們確定技術(shù)風(fēng)險的所在位置。
管理技術(shù)風(fēng)險

從合規(guī)矩陣及工程預(yù)算的生成看，我們應(yīng)該能夠識別在技術(shù)上有難度的需求。每一個這類有風(fēng)險的需求都應(yīng)該有明確的規(guī)避計劃，其將說明我們將如何實(shí)現(xiàn)這一需求。展示這一點(diǎn)的最佳途徑之一是使用技術(shù)就緒指數(shù) （TRL）。TRL 有 9 級，從所觀察到的基本原理 （TRL1） 到完整功能與實(shí)地部署 （TRL9） 描述設(shè)計成熟度級數(shù)。把 TRL 分配給我們架構(gòu)中使用的每一項(xiàng)技術(shù)，再結(jié)合合規(guī)矩陣，可幫助我們確定技術(shù)風(fēng)險的所在位置。我們隨后可啟動一個 TRL 開發(fā)規(guī)劃，確保在項(xiàng)目不斷推進(jìn)時，低 TRL 領(lǐng)域會提升到所需的 TRL 水平。該規(guī)劃涉及的內(nèi)容可確保我們在項(xiàng)目推進(jìn)時實(shí)現(xiàn)和測試正確的功能，或是在項(xiàng)目推進(jìn)的過程中執(zhí)行功能或環(huán)境／動態(tài)測試。

  

   

圖 2：在本電源架構(gòu)示例中，模塊的輸出軌需要二級穩(wěn)壓。

該架構(gòu)不應(yīng)僅限于硬件（電氣）解決方案，還應(yīng)包含 FPGA/SoC 及相關(guān)軟件的架構(gòu)。