哈Ha
在这个轻松的星期天晚上，我想谈谈两个相互关联的主题-关于电子开发中的工程方法的外观和方式，以及如何以及为什么在Habr上撰写有关此电子的文章，以使它们令人愉悦和易于理解给大家
在今天的文章中 ，这句话使我想到了这个主意：“削减的是多甲虫，但这将是工程学的”； 不幸的是，不仅没有削减任何工程，而且总体上，最近在Habré上发表的有关“我如何制造设备”主题的文章中，很大一部分都没有任何工程。
怎么了
因为任何工程师-像程序员，医生，律师和一般的专业人员-都有基本的工作方法，没有这种方法，专业人员的活动就会变成不系统的投掷。 更确切地说，它甚至不是方法论，我们可以将adzhayl，TRIZ归因于该方法论，而且，每个方法都有其自己的方法-而是可以分几步写下的粗略策略。
那么这对电子学又有什么用呢？
1）任务的形成 -或正式地说，技术任务的陈述。
在第一阶段，我们制定了什么条件以及为什么要得到什么，以及要观察的边界条件。
我什至都不会触摸GPS跟踪器，GPS模块的操作，进入坐标捕获模式所需的时间等。 -事情非常复杂并且取决于很多情况（我仅注意，任何最低限度的现代GPS模块至少具有四种工作模式，功耗为20-30 mA，2-3 mA，200-300μA和<10μA，不包括全部关闭）。
让我们来做一个简单的事情-加速度计。 例如，这是在便宜的ST LIS3DH MEMS加速度计上解决的三个完全真实的任务：
- 倾斜角度传感器-跟踪照明柱的倾斜角度
- 身体活动和跌倒传感器-跟踪自由落体的事实，以及评估载体的身体活动
- 振动传感器-跟踪振动频谱0.1 ... 100 Hz
在所有三种情况下-我们要针对能耗进行优化的电池供电设备。
我们看一下加速度计的
数据表 ：
- 睡眠-0.5μA
- 1 Hz-2μA
- 25 Hz-6μA
- 1344赫兹-185微安
显然，我们的三个任务将需要三种不同的操作模式-在第一个任务中，即使对于色谱柱而言1 Hz也是极度冗余的，该色谱柱通常并不急着，尤其是维修团队也不急。 在第二种模式中，速度约为25 Hz的模式已经足够，在第三种模式中，采样频率比被测信号的频率高出10倍显然是不错的选择。
此外，在圆柱的情况下，1 Hz太高，以至于手动询问加速度计通常是最有效的选择。 假设我们的微控制器每15分钟唤醒一次这样的调查（我们与客户达成协议，他对即将下降的列的信息如此延迟感到满意-团队将在不迟于两个小时的时间内全部到达），整个过程需要100毫秒，并且控制器同时，它消耗5 mA的电流-控制器活动模式的平均能量消耗为5 * 0.1 / 15/60 = 0.55μA，这与0.5μA的睡眠加速度计结合起来，其利润大约是加速度计自身脱粒1倍Hz和唤醒控制器 仅当超过阈值时。
实际上，我现在描述的本质上是开发方法论的第三阶段；现在旨在说明预先确定任务的重要性。
您是否制作了GPS追踪器？ 太好了 你是为谁做的？ 对于行人来说，他应该躺在口袋里，重50克，靠电池生活一天吗？ 对于火车车厢，他应该在哪里住五年，但至少要五公斤？ 对于自由放牧的母牛，他已经在电池上使用了相同的五年（因为该母牛不再生活了），但是由于它附着在她的耳朵上，他是否应该最大称重35克？
这些都是完全不同的任务。
并明确说明您在做什么以及边界条件是什么，如果您认为可以解决该任务，则必须事先进行说明。
实际上，在这个阶段，大多数DIY项目都有一个黑洞：作者所做的事情完全不清楚为什么。 有时他会诚实地写“为了练习焊接”，但最常见的是各种抽象的-没有TK就会
永远是抽象的-诸如“达到最小处理器功耗，同时对其他所有功耗进行评分”之类的东西本身就是目的。
采取与上述相同的文章-该设备的作者正在追逐
微安培的消耗
单位，使用独立的晶体管切换加速度计（休眠时小于2μA）和GPS（电池备用模式下为7-8μA）的功率。 真的有必要吗？ 现在在我眼前的是“智能头盔”的电子模块（它也具有GPS跟踪器），它具有一次充电所需的工作时间，并且具有一定的余量，平均医院消耗量为5 mA（
毫安 ），您是否真的认为加或减十几微安在这里有关系吗？ 如果没有，那为什么还要在已经很紧的板上加一些细节呢？
2）组件选择确定边界条件后，第二阶段开始，您可以在其中选择要使用的设备。
实际上，该任务不是很简单，因为 每个组件都有一堆参数，例如：
我们甚至还使用加速度计来完成相同的任务-好吧，好的，在智能头盔中，您一定会对LIS3DH满意，只需花半美元（在Kompel中使用线圈）。 并在测量列的偏差？ 客户希望以什么精度来测量此偏差？ 还是更便宜的12位LIS3DH，稍微更贵的16位LIS2HH或已经是高端ADXL355，价格为50美元，可交付两周？ 在这里，我们回到第1段的边界条件，开始计数，计数，计数。
它只是一个加速度计。 并想象一下市场上正在发生什么变化，例如屏幕。 显然，每个人都喜欢WH1602（尽管我个人更喜欢WEH001602），但是马上您将回答在装有6-8年历史的一块电池工作的水表中放什么，同时不断显示立方米？
实际上，电路中的每个组件都应证明其合理性-开发人员必须了解为什么该组件完全相同，或者必须理解在这种情况下哪个组件无关紧要（例如，尽管如此，电阻通常大致相同，但是有细微差别）。
所有这些都是相互联系的。 例如，相同选择的电池-电压为2.0 ... 3.0 V的LiMnO
2 ，电压为2.4 ... 3.6 V的LiSOCl
2或电压为3.0 ... 4的普通可充电电池，2 V？ 哪些组件可以为您服务？ 从中他们将如何更有效或更经济地工作？ 所选负载会拉动峰值电流吗？ 如果是LiSOCl
2 ，那么考虑到钝化，它还会拉吗？ 您是否要放置DC / DC升压，而在不关闭时将其关闭？ 所选的负载断开芯片是否知道如何关闭？它会停止PWM，但输入会在输出端断开吗？ 是否存在过热的危险，否则也许您应该选择一般没有热自加速作用的1.5伏LiFeS
2 ？
因此，绕圈数次-一个组件的变化会拉动其他组件，其他组件……
您是否认为相同的GPS模块-都一样吗？ 在我的“智能头盔”中，在与客户达成一致的尺寸范围内以及在可商购并满足电池要求的范围内，必须将这些组件放置在靠近外壳的板上，因此这些组件的高度限制1.5毫米 现在，拿起最近的GPS模块，并测量它的高度。
是的 没错 好了，您可以调整尺寸并将表壳厚1毫米，或者可以将通常的
Quectel L76
换成 7×7×1.1毫米的全新
EVA M8M 。
我们在以上文章中看到了什么？ 作者不知道为什么要制造GPS追踪器，因此将第一个GPS模块放入其中，他不知道其操作模式，也不想特别了解它，因此，为了节省能源（也不太清楚为什么），它只是把他所有的食物都切掉。
即-任务形成失败会导致组件选择失败。
3）生产原型产品好吧，这里可能没有什么要停止的-在选择了组件之后，完成了最终电路的制作，电路板和原型的组装。 借助此功能，DIY通常或多或少是不错的，并且欢迎将蓝色电工胶带和多色电线逐渐替换为定制电路板。
4）组件操作模式的优化尽管您付出了所有努力，但前面的步骤仍会留下单独的白点-在许多情况下，您始终会留有微调组件操作的空间（顺便说一下，GPS就是一个很好的例子-您可以长时间使用它们来设置非活动模式，以最大程度地降低功耗，同时确保指定的坐标精度）。 很难或不可能通过数据表找到许多细微差别-制造商通常不会指定过于详细的数据或不同参数之间的关系。
因此，在根据您的初步估计应属于TK要求的原型制造之后，便开始了其
优化阶段。
例如，有一个经典示例-处理器功耗与速度的关系。 是的，兆赫越多-毫安。 但是处理器以更快的速度完成任务并再次进入睡眠状态！ 但是同时，任务可能部分取决于在1 MHz或64 MHz上相同工作的外部接口的速度。 在这种情况下，处理器在64 MHz时的输出可能比其在4 MHz时的输出要花费更长的时间（启动和稳定石英谐振器，启动和稳定PLL，重新配置时钟模式），结果，从开到关，第一种情况下的任务相同比第二秒多吃一微安秒！
当然，在这里，人们通常并不需要太过兴奋-如果您有足够的余地落入TK的边界条件，那么花时间进行优化就没有多大意义； 很好，就像前面提到的“智能头盔”（平均消耗5 mA）可以节省单位甚至几十微安时一样，这根本没有道理，这是错误的，不是节省。
在同一阶段，可以检查各种假设-例如，有关GPS跟踪器的文章的作者
建议 ，如果为设备提供较低的电压，则具有较高功耗的设备将更加经济。 实际上，情况并非总是如此-如果模块包括脉冲转换器，则无论如何它都会消耗恒定功率，这意味着当电压降低时，它将增加电流消耗。
结果，增加了一个降压转换器的电路以及电平匹配电路的总功耗只会增加。
5）最佳解决方案的实验证明最后一个阶段（但是可以部分倒数第二个阶段执行）是实验证明，该设备是正确且最佳制造的。
首先，值得再次看看-如果在原型设计和调试过程中发现任何不必要的细节。 过度设计通常会导致设备过多，这在DIY项目中通常是非常典型的-例如，以
一篇有关触摸开关的
最新文章为例，该作者的手头有一个功能强大的微控制器，在单独的芯片上制造了触摸传感器，但仍然无法容纳以任何可接受的方式产生的能量消耗。 好吧，或者说是专家们的
信念 ，为了“免受干扰”，微控制器的输出和控制继电器的晶体管的栅极必须由光耦合器分开。
但是，在这些情况下，对其项目进行严格检查不会以任何方式对作者有帮助-他们显然非常缺乏基本知识，无法使他们以最佳方式解决问题，而不是使用对他们不太清楚的功能来拧紧其他组件。 不过，看看电路，并考虑一下最终结果是否不是很必要的东西-信号，走线，组件-是否值得。
其次，有必要了解设备是否真正满足技术要求的边界条件，如果不能满足，甚至设备的参数根本不符合您对设备的要求，那是
为什么？ （是的，我以粗体突出显示：毫无价值给开发人员，他们收到的能量消耗为40μA，而不是估计的5-10μA，
无法解释原因）。
实际上，没有任何情况“嗯，每个人都理解数据表中写有10 microA，但实际上它的工作量不能少于100 microA”。 数据表中有一个完全特定的错误，例如，脚趾未打印出来，或者您不了解某些内容。 老实说，在专业活动中遇到这种错误的可能性很小，在DIY项目中几乎等于零，这是成千上万个组件的一种情况，并且通常在某些奇特的工作模式下也是如此-因此，如果设备的参数强烈而客观地与您在数据表上餐巾纸上计算出的参数不一致，这意味着您不了解某些内容。
在同一个能源消耗问题上，我看到了很多这样的例子-空中的数字输入，未插拔的处理器外设，忘记了上电……但我不记得有一种情况，最后，结果是“实际上，它真的无法解决” ”，而消耗量既不可能导致计算得出的结果，也不能考虑到数据表中明确指出的情况来更正计算结果，但错误地没有考虑到先前的因素。
对此类问题的研究通常是不容易的，但有必要。 如果您的计算结果与测量结果不一致，则表示您在任何一个方面都弄错了，必须纠正错误。
那么要写些什么呢？
好吧，总而言之-关于在Habr上写些什么，这样您就不会受到专业人士的抱怨，我们认为专业人士是其中很大一部分。
实际上，我经常看到的有关电子设计的文章属于以下组之一：
- 信息垃圾重复了Google第一页
- 传记“我如何度过周末”
- 有关如何使自己成为某种设备的指南
- 分析对大多数人不明显的细微之处
后者的一个很好的例子是，例如，最新文章“
硬件位条带化CortexM3 / M4” 。 这些文章的内容并不一定是科学发现，而是在任何情况下都可以对大多数人不知道的实用信息进行足够详细的分析。 这些文章的复杂性和特异性各不相同，但是它们的结合是，您迟早会自己从他们那里挖掘信息，但是所花费的时间大大超过了文章的阅读时间。
与它们截然相反的是“如何使用多谐振荡器使LED闪烁”一文。 不是因为它们包含不正确或不必要的信息，而是如果可以从Google搜索相应请求的首页的几乎任何链接中获得所有相同的信息，则此类文章的价值通常为零。 为了文章，这是垃圾，文章。
但是，可能有一些有用的文章，但根本没有包含任何新信息-这些是根据作者的个人经验来使自己成为某种设备的指南。 通常，这些都是相对简单的事情（复杂的过程，经过上述整个设计路径，以“我们如何做”的文章形式出现，并且事实上，很快会落入该过程中产生的细微清单，并属于相应的类别），以及文章中给出的内容对于设备的读者进行独立重复和进一步开发是必要和充分的。 这些是方案，固件，以及为何如此制造设备以及如何制造的说明。
最后，传记文章-触摸按钮和GPS跟踪器属于上述类别-对我来说是最神秘的类型。 他们的作者写了很多（有时很多）信件，并附有大量图片，但
局外人无法从中提取任何有用的信息 。 作者没有证明他们选择的决定是合理的，经常没有指出为什么这样做，经常没有给出固件的概念性方案或源代码，不仅是整体上，而且至少是重要部分，没有指出任何具体问题，在过程中产生的，这对于其他人可能是有趣的（“起初，我不知道如何焊接SMD组件，但随着时间的推移，我学会了”对其他人来说并不是一个有趣的问题）。
尽管从表面上看，这样的文章看起来是一部深奥的技术著作，但实际上，这是一篇学校论文“我如何度过了夏天”，除了作者本人之外，其他任何人都没有兴趣。
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PS - , , , , Fritzing — :
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