前言
****本文忠實(shí)地展現(xiàn)了一個(gè)智能硬件產(chǎn)品糾結(jié)的誕生過(guò)程，或許可以滿足大家對(duì)工程師平常工作的一點(diǎn)好奇心。****

立項(xiàng)
2014年7月的一天，幾位程序猿在一起琢磨創(chuàng)業(yè)的點(diǎn)子。一個(gè)智能臺(tái)燈的點(diǎn)子從眾多的備選方案中脫穎而出。
簡(jiǎn)單介紹下這盞燈吧：它除了可以手動(dòng)觸控，同時(shí)還具備手機(jī)搖一搖和隨屏亮滅的功能，想想已經(jīng)躺在被窩里面，但是沒(méi)開(kāi)燈玩手機(jī)，看電視劇，是不是很刺眼？有了它以后，眼睛不需要離開(kāi)手機(jī)，就可以獲得光明，媽媽再也不用擔(dān)心我的眼睛了，是不是很好很強(qiáng)大？
于是，一個(gè)小而美的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)順勢(shì)產(chǎn)生，成員分別是
L：Leader，負(fù)責(zé)商務(wù)對(duì)外協(xié)調(diào)，技術(shù)方面，10萬(wàn)行代碼量級(jí)實(shí)踐經(jīng)歷，iOS，Android 雙平臺(tái)App主程
Y：硬件專(zhuān)家，工作有條理，焊接手法細(xì)膩
J：Demo小王子，知乎中毒用戶，原型機(jī)Demo程序?qū)崿F(xiàn)者，安卓平臺(tái)App二號(hào)程序員
H：?jiǎn)纹瑱C(jī)小王子，MCU固件主程
M: 產(chǎn)品文案，宣傳設(shè)計(jì), UI 交互設(shè)計(jì)支持
R（我）：技術(shù)方案制定，質(zhì)量控制，技術(shù)合作對(duì)外協(xié)調(diào)，Wifi固件主程，Android App Debug專(zhuān)員

尋求合作
一款硬件的產(chǎn)品從idea到落地，要做的事情和經(jīng)歷的環(huán)節(jié)，成本和時(shí)間上比做一個(gè)App要高不少，有一些坑對(duì)于做軟件出身的工程師來(lái)講是不好估計(jì)的。從外觀設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)，零部件選購(gòu)定制，組裝代工廠尋找，質(zhì)量把控，銷(xiāo)售，運(yùn)營(yíng)，售后....很顯然，我們需要一個(gè)合作方，來(lái)承載理念的落地。
于是我們找了幻響神州團(tuán)隊(duì)基于他們的現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行合作。他們負(fù)責(zé)板級(jí)硬件的設(shè)計(jì)，我們負(fù)責(zé)編寫(xiě)軟件，將我們的創(chuàng)意植入，舊瓶裝新酒，實(shí)現(xiàn)一次大的改款升級(jí)。

搭建原型
原型，英語(yǔ)單詞為prototype，是為了呈現(xiàn)和驗(yàn)證我們的想法所做的一個(gè)仿真，是功能上并不完整的模型。
為了證明技術(shù)的可行性，我們需要盡快做出原型。
R和J承擔(dān)了原型程序的開(kāi)發(fā)工作，以lua語(yǔ)言，一周時(shí)間做出了最初的wifi固件程序。
與此同時(shí)，Y也從硬件角度，對(duì)現(xiàn)有的手動(dòng)開(kāi)關(guān)版本的臺(tái)燈進(jìn)行了hacking（在沒(méi)有設(shè)計(jì)資料的情況下進(jìn)行改造），基于arduino實(shí)現(xiàn)了對(duì)臺(tái)燈的程序控制。
接下來(lái)的一周時(shí)間里，制作了一臺(tái)外表上看不出任何區(qū)別的智能版小燈，給幻響神州做了一次成功的演示。
這個(gè)項(xiàng)目，基本上算是有譜了。
沒(méi)想到，蘋(píng)果手機(jī)的操作系統(tǒng)（iOS） 差一點(diǎn)就給我們的產(chǎn)品判了"死刑"。
由于智能臺(tái)燈的創(chuàng)意設(shè)定是：揮動(dòng)手機(jī)，或者解鎖屏幕，燈會(huì)自動(dòng)喚醒，這就需要一個(gè)服務(wù)進(jìn)程常駐后臺(tái)，用于接收系統(tǒng)的喚醒事件和處理重力傳感器數(shù)據(jù)。
當(dāng)L 調(diào)研了iOS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)文檔，得到一個(gè)令人沮喪的結(jié)論：iOS出于省電和安全等多方面的考慮，不支持App程序以后臺(tái)服務(wù)方式運(yùn)行，這就意味著App必須時(shí)刻處于前臺(tái)，那就失去了意義。
（插播解釋一下什么是“前臺(tái)”和“后臺(tái)”程序：前臺(tái)的概念來(lái)源于舞臺(tái)表演概念，和后臺(tái)相對(duì)，指的是App運(yùn)行的一種狀態(tài)。舞臺(tái)就是前臺(tái)，也就是手機(jī)的屏幕。每次舞臺(tái)上只有一個(gè)表演者。
我們的App 需要在不上舞臺(tái)的情況下，默默地在臺(tái)下發(fā)揮作用，就像控制舞臺(tái)背景音樂(lè)和燈光的調(diào)音師，調(diào)光師）
這個(gè)問(wèn)題如果解決不了，那么產(chǎn)品功能就是不完整的，極有可能導(dǎo)致項(xiàng)目的下馬。
在這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)刻，L憑借著網(wǎng)絡(luò)上的蛛絲馬跡，逐漸將信息的脈絡(luò)梳理清晰，發(fā)現(xiàn)了一種利用蘋(píng)果系統(tǒng)隱藏API實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的方法。
(API是操作系統(tǒng)提供給App的接口，用來(lái)完成某種特定的功能，比如讀取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，打開(kāi)文件。而有些操作默認(rèn)是不對(duì)外公開(kāi)的，只有知道”暗號(hào)”的人才能訪問(wèn))。

L從iOS 零基礎(chǔ)，到使用iOS系統(tǒng)隱藏API驗(yàn)證功能，只花了大概兩周左右的時(shí)間。至此，整個(gè)技術(shù)方案就算是全部驗(yàn)證完成了，剩下的則是充滿各種細(xì)節(jié)的開(kāi)發(fā)工作了。

原型產(chǎn)品化
項(xiàng)目正式立項(xiàng)之后，幾位小伙伴們分工協(xié)同，硬件，軟件，手機(jī)端的App開(kāi)發(fā)工作并發(fā)啟動(dòng)。
從原型到產(chǎn)品，需求也在不斷細(xì)化，需求的數(shù)量也在不斷增加：

• Wifi的功耗問(wèn)題，單WiFi芯片架構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)電池供電使用，需要采用電池驅(qū)動(dòng)低功耗MCU+外接電源給WiFi供電的方式
• MCU（單片機(jī)）和WiFi的通信協(xié)議設(shè)計(jì)，進(jìn)行狀態(tài)同步
• MCU承擔(dān)電源管理功能，如根據(jù)是否外接電源執(zhí)行不同的操作，此外還要做低功耗模式和低電量保護(hù)
• 分段調(diào)節(jié)呼吸燈的亮度，為提升呼吸燈的視覺(jué)體驗(yàn)，需要考慮到LED 燈亮度的視覺(jué)非線性
  插播解釋一下什么叫 視覺(jué)非線性：
  假設(shè)我們的眼睛對(duì)亮度強(qiáng)弱的視覺(jué)感受用Y表示，實(shí)際的發(fā)光亮度用X 表示，那么Y和X之間，存在一個(gè)比例對(duì)應(yīng)的關(guān)系：
  Y = K * X，K就是這個(gè)比例系數(shù)。如果是線性關(guān)系，那么K是一個(gè)常量，體現(xiàn)在坐標(biāo)圖上，是一根直線。但實(shí)際上K會(huì)隨著X的變化而變化。實(shí)際上是一個(gè)曲線。

隨著需求的復(fù)雜化， 原型開(kāi)發(fā)的程序已逐漸將WiFi芯片的內(nèi)存資源消耗殆盡，且受制于運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性和性能，距離產(chǎn)品的要求有一定差距。于是，我們用C語(yǔ)言重寫(xiě)了一遍程序。
R完成了通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，重寫(xiě)了WiFi端的固件程序，并參與了Android App的后續(xù)開(kāi)發(fā)和調(diào)試。
H獨(dú)立完成了MCU固件的開(kāi)發(fā)；
J 則集中精力學(xué)習(xí)并接手了Android App的開(kāi)發(fā)。
在第一次試產(chǎn)之前，我們?cè)?塊板子上進(jìn)行了基本的功能驗(yàn)證，確認(rèn)正確無(wú)明顯缺陷后，進(jìn)入到100片的小批量環(huán)節(jié)。

0 - 100
該環(huán)節(jié)的目標(biāo)是：驗(yàn)證原型產(chǎn)品方案在批量化之后的穩(wěn)定性和一致性，同時(shí)讓加工廠技術(shù)工人熟悉產(chǎn)品的基本組裝。
當(dāng)我們把100套模組焊接組裝好上電以后發(fā)現(xiàn)，有部分燈無(wú)規(guī)律地呼吸閃爍，深圳方面的硬件工程師由于缺乏對(duì)意外情況的預(yù)見(jiàn)，準(zhǔn)備不足，只是嘗試替換了一些元件，沒(méi)有定位故障，且受設(shè)備條件限制，軟件運(yùn)行的調(diào)試信息也沒(méi)辦法提取，本來(lái)預(yù)計(jì)兩天試產(chǎn)出樣品的計(jì)劃，貌似要擱淺了。
時(shí)間是最貴的成本。
第二天一早到達(dá)工廠后，我負(fù)責(zé)從WiFi軟件角度排查軟件，Y負(fù)責(zé)排查硬件，其他團(tuán)隊(duì)成員遠(yuǎn)程支持，同時(shí)檢查單片機(jī)模塊部分的代碼設(shè)計(jì)。
問(wèn)題的現(xiàn)象是這樣的：WiF模塊外接電源上電后，發(fā)生了異常復(fù)位，而我們程序的寫(xiě)法是每次WiFi上電，都會(huì)把單片機(jī)復(fù)位一下，實(shí)際上我們看到燈在不停地呼吸閃爍，只是單片機(jī)被反復(fù)地復(fù)位，執(zhí)行上電后的呼吸燈效果而已。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，
WiFi芯片主動(dòng)復(fù)位單片機(jī)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的考慮：由于燈的內(nèi)部裝有電池，萬(wàn)一單片機(jī)程序有bug，如果沒(méi)有主動(dòng)復(fù)位的設(shè)計(jì)，就只能拔掉電池，操作會(huì)比較麻煩。

說(shuō)實(shí)話，當(dāng)我第一次看到WiFi的調(diào)試信息輸出中有異常復(fù)位的信息時(shí)非常驚訝：之前明明正常工作的程序，怎么就成這樣了？腦海中有各種可能的問(wèn)題情況涌現(xiàn)出來(lái)。不過(guò)為了排除是軟件的問(wèn)題，我首先做的事情，是重新燒錄一遍程序，發(fā)現(xiàn)無(wú)改進(jìn)效果后，再改寫(xiě)了一個(gè)最基本的測(cè)試程序（這意味著軟件上基本上不可能出錯(cuò)），重新燒寫(xiě)一遍測(cè)試，結(jié)果仍然是否定的。
Y這邊的情況是，將所有的芯片上電波形，都測(cè)量了一遍，靜態(tài)指標(biāo)都正常，因此重點(diǎn)從動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行觀察。
到下午的時(shí)候，確認(rèn)是供電的問(wèn)題：給WiFi供電的芯片瞬態(tài)能力不足，復(fù)位上電程序開(kāi)始執(zhí)行后，無(wú)法帶動(dòng)芯片全速工作，會(huì)導(dǎo)致電壓突降，從而造成WiFi芯片重啟。
解決方法是，更換供電芯片，增大輸出端電容。

100 - 1000
自從第一次試產(chǎn)100臺(tái)的順利完成，大家都松了口氣，接下來(lái)該面對(duì)量產(chǎn)做準(zhǔn)備了。
沒(méi)想到的是，第二次試產(chǎn)的過(guò)程更加的糾結(jié)。
核心的問(wèn)題是觸控芯片的可靠性。我們采用的是一個(gè)國(guó)產(chǎn)的低成本的觸控方案，功能非常簡(jiǎn)單，就是感應(yīng)到手按下輸出高電平（邏輯判斷為T(mén)rue），可以代替單片機(jī)完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，同時(shí)相當(dāng)于做了第一級(jí)的去抖，簡(jiǎn)化了單片機(jī)的程序邏輯?？墒峭饨与娫瓷想娨欢螘r(shí)間后觸控就失靈了，拔插也不好使，必須要拔掉內(nèi)部電池徹底斷電才可以。
此外，通過(guò)高溫測(cè)試也發(fā)現(xiàn)，該芯片也會(huì)有穩(wěn)定性的問(wèn)題，有時(shí)候甚至?xí)约狐c(diǎn)亮。
問(wèn)題的麻煩還在于即便給出了足夠合理清晰的解釋和分析，合作方的硬件工程師懷疑是我們的軟件故障，而這個(gè)問(wèn)題不太可能通過(guò)軟件方法解決?？梢?jiàn)在一些邊界的疑難問(wèn)題上，軟硬件都懂的人是多么的重要。
最終解決的方法是，更換觸控芯片為成本更高的方案，繞過(guò)了問(wèn)題。

1000 - 10000
芯片固件在設(shè)計(jì)的時(shí)候，提供了一個(gè)量產(chǎn)自檢的功能：即首次組裝上電，燈會(huì)自己去連接路由器，測(cè)試wifi功能是否正常，并亮滅開(kāi)關(guān)幾次。
功能的實(shí)現(xiàn)方法為：提前在存儲(chǔ)芯片上燒錄一個(gè)標(biāo)記，程序啟動(dòng)后，如果能讀取到該標(biāo)記，則進(jìn)入量產(chǎn)自檢，完成后將標(biāo)記清除，避免下次進(jìn)入。
而問(wèn)題就出在，由于燒錄廠的原因，并非所有的芯片都成功地?zé)浟嗽摌?biāo)記，因此有些燈就進(jìn)不了自檢，產(chǎn)線工人無(wú)法知曉該燈的好壞，除非進(jìn)行人工檢查。
為解決這個(gè)問(wèn)題，我們只能另外開(kāi)發(fā)了一個(gè)量產(chǎn)專(zhuān)用App，把這些燈直接配置進(jìn)量產(chǎn)路由器，再發(fā)送一個(gè)進(jìn)入量產(chǎn)模式的后門(mén)命令，從而實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)自檢。
但是到這里，問(wèn)題還不算是徹底地解決。于是，在下一個(gè)版本的固件中，我們修改了設(shè)計(jì)，去除了對(duì)燒錄環(huán)節(jié)正確性的依賴。

總結(jié)與反思
結(jié)論其實(shí)并沒(méi)有新意，無(wú)非是思想上重視，加大對(duì)測(cè)試的投入，包括從設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)就要考慮系統(tǒng)的可測(cè)性，編寫(xiě)可以自我查錯(cuò)的代碼。
然而知行合一是困難的，因?yàn)檫@需要和人的弱點(diǎn)做斗爭(zhēng)。
回想假如當(dāng)初實(shí)現(xiàn)進(jìn)入自檢的功能的時(shí)候，我只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)和測(cè)試了功能，測(cè)試了一兩片覺(jué)得就萬(wàn)事大吉，沒(méi)有留下可以重復(fù)測(cè)試的接口，那么一旦出現(xiàn)狀況，這批幾千套的模塊，就需要進(jìn)行人工測(cè)試，代價(jià)**是相當(dāng)?shù)母甙骸?/p>

這次小試牛刀的經(jīng)歷給我最深的感觸是：

首先，這次開(kāi)發(fā)采用逐級(jí)擴(kuò)大生產(chǎn)數(shù)量進(jìn)行驗(yàn)證的流程再次被證明是必要的。

因?yàn)?，一些?xì)小的設(shè)計(jì)和制造缺陷，在數(shù)量少的時(shí)候，不容易被發(fā)現(xiàn)，因此需要擴(kuò)大測(cè)試的數(shù)量和范圍。逐級(jí)擴(kuò)大生產(chǎn)數(shù)量，主要是可以較好地控制成本，
畢竟硬件每做一次生產(chǎn)都是燒錢(qián)，軟件只需要改改代碼編譯就可以了。

其次，有兩大基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)當(dāng)成為未來(lái)所有軟件的標(biāo)配：程序崩潰的自動(dòng)捕獲 和 支持在線升級(jí)。
在軟件開(kāi)發(fā)測(cè)試階段，很難做到在所有的設(shè)備平臺(tái)上都測(cè)試一遍，尤其是Android手機(jī)，各個(gè)品牌型號(hào)，數(shù)量眾多。軟件發(fā)布出去以后，用戶使用過(guò)程中遇到程序崩潰閃退，用戶最多是罵一句，給個(gè)差評(píng)，不太可能有心情進(jìn)行反饋。

如果程序可以自動(dòng)捕獲故障現(xiàn)場(chǎng)，報(bào)告給開(kāi)發(fā)工程師，工程師修復(fù)問(wèn)題后給用戶自動(dòng)推送更新版本，從根本上可以提升用戶體驗(yàn)。

最后，再正確的流程和方法論也要靠人來(lái)執(zhí)行，有一群靠譜的人通力合作，才是成功的根本保障。