電子工程師成長實錄之教訓系列之五

常言道人靠衣衫馬靠鞍，在一個拼顏值的社會，外觀和結構設計對電子產品也變得越來越重要。消費類電子不用說，即使是工業類電子產品，外觀靚麗、結構精巧的產品也會讓產品更具競爭力。在多年的項目開發中，關于外觀結構設計方面我就有過一次失敗教訓，每每想起還是記憶猶新。

那是十多年前，我帶領團隊從事網絡流媒體智能監控系統的硬件研發和生產工作。系統采用世界首顆基于MPEG-4硬件壓縮處理芯片，美國國家半導體的486主控平臺，以太網和ADSL通信方式，具有音視頻同步、本地數字化和網絡傳輸、高達300：1數據壓縮比、DVD畫質等諸多優點，和當時傳統的采用多DSP軟解壓方案相比具有明顯技術優勢。團隊由電子、機械結構、測試、產品化及生產工藝等工程師構成，負責從研發到大規模量產全部工作。公司正準備去香港上市，而且預交了在北京舉行的一個大型展會相關費用，項目的研發進度必須要保證。因為采用技術過新，團隊克服了藍屏、音視頻分離、閃屏等重重困難，完成了原理樣機驗證，接下來就是工程樣機研發。

工程樣機研發階段就需要考慮很多工程化的因素，而首當其沖的就是外殼和結構定型設計。那時沒有3D打印，CNC快速打樣也很昂貴，基本都是確認原理樣機功能滿足要求后才正式開始外殼設計和開模等。基于時間和經濟性考慮，主要是開模周期及費用問題，首先排除了塑料外殼開模；考慮到批量產品單價問題，進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；根據電腦效果圖選擇了一款簡潔的矩形設計，采用黑色鈍化工藝，大紅色Logo；考慮到工業級產品現場安裝和使用時的防護強度采用了比較厚實的板材。因為距離參展的時間太緊，直接下了幾十套進行小批試制。然后，經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到設計要求。但已經沒時間更改了，咬牙帶領團隊忙碌了兩天，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，在參展團隊出發前一刻將測試通過的樣品完成交付。 后來的事情可以想見，據參展的同事說，我們的產品是全場最丑的展品，沒有之一。痛定思痛，經過徹底改進，終于滿足了相關要求，實現大批量量產。

幾點教訓：外殼的ID設計需要專業的工業設計人員；永遠不要相信效果圖；盡早啟動外殼設計，現在可以充分利用3D和CNC技術。

電子工程師成長實錄之教訓系列之六

作為電子研發的老兵，面對各種紛繁復雜的問題，加班加點是家常便飯，絞盡腦汁甚至抓狂是常態。經常發現當項目進展到你想砸掉設備的時候，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令牌的研發生產工作。公司是一家純軟件公司，在我入職前沒有硬件部門。作為硬件部經理，負責創建團隊、樣機研發和后續大規模生產。工作壓力很大，但是工作氛圍很好，同事們相處很愉快。

當時這個動態令牌的技術正在快速在各行業推廣應用，開始主要是用于保障跨國企業的網絡登陸安全，2002年就是通過NS的FAE首次接觸到這個東西，該技術的先行者是RSA，當時NS就是RSA定制的。后來隨著銀行的賬戶密碼經常被盜，各大銀行也開始推廣動態密碼器；那幾年網絡游戲超級火爆，隨之而來的是游戲賬號安全問題，并因盜號而發生過幾起比較轟動的訴訟，網游公司開始陸續采用動態令牌來保障游戲賬號的安全。

當時國內從事動態密碼器研發生產的公司并不多，而能擁有自主知識產權的公司更少。公司創始人是劍橋大學畢業歸國的海歸，擁有基于SHA256算法的動態密碼的核心專利技術，而SHA256在當時比其他的公司的技術整整領先一代；公司的投資人是美國IDG和5173。 我當時的主要工作就是采用合適的單片機，實現基于SHA256算法的動態密碼器。SHA256算法相當復雜，有大量的矩陣和回歸迭代運算，對于單片機實現基于時間的動態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機上用C語言編程實現算法，仿真后發現RAM的需求最精簡最少也超過2KB，如果移植到單片機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動態分配回收等，最終花費了一周時間，將RAM需求降到409Byte，因當時已經有不少單片機的RAM空間達到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超C語言編程；采用了深度睡眠等技術平均功耗降到3.4uA，一塊CR2032的電池可以工作超過3年，達到了超低功耗的要求。

當時有三款滿足技術要求的單片機，分別是TI和臺灣某公司的8位機、富士通的16位機，由于超低價格的要求，我們選擇了臺灣的單片機。 很快樣機出來了，功能和性能測試OK，1K的樣品生產出來了功能和性能都OK，但是經過一段時間后發現存在一定比例的樣機功耗很大，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；多次請供應商及代理商的技術人員一起分析，甚至寄實物到臺灣請原廠分析，結論均是未見異常。

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，但是這時國內做動態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，新的單片機導入工作在公司層面一直未能真正進行，生產訂單開始源源不斷，又掩膜定制50K的Dice片。 堅持了很久，通過對500套樣品的排查，終于發現是因為該單片機的內在BUG，P64管腳IO口寄存器配置會在休眠期間發生反轉，高低電平一旦反轉后就開始快速放電。

問題查清了，但是對公司來說損失已經非常巨大，包括客戶流失和口碑等。這是我工作以來遇到的最難復現、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。

教訓主要有以下幾點：

1、 樣機開發階段過于考慮低成本方案往往會導致災難性后果，優先選擇口碑好的大品牌產品完成技術驗證和生產銷售，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致，但深層次原因可能還是硬件不良，遇到這種極難復現的問題尤其要當心；

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

電子工程師成長實錄之教訓系列之七

2010年春節剛過，我受托創建公司的上海分公司，開始從事礦山自動化設備電控系統的研發和生產工作。

第一個項目就是要研發煤礦采煤工作面液壓支架電控系統。液壓支架是一個高達7米、寬近3米、自重約45噸、單架頂板負重能力超過400噸的龐然大物。全系統需要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。支架系統支撐整個工作面，保護人員和設備不受傷害。這個龐大系統還需要隨著采煤機的不斷移動而移動，具有手工和自動模式。每架支架有多達11組22個關節動作，電控系統需要通過對電磁先導閥的精確控制進而控制液壓主閥，最終控制支架按照實際生產需求進行各種動作或是成組甚至是全系統自動運行。系統安裝在采煤機作業現場，是井下生產人員最集中、爆炸性氣體和粉塵最嚴重、空氣最潮濕并有強烈腐蝕性的地方，需要高度的安全性，采用本安防暴設計，外殼防水等級達到IP65。行業內一位老教授曾說過液壓支架電控系統是煤礦自動化設備中最復雜的電控系統之一。

液壓支架系統井下現場圖 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操作說明書和一些簡單的預研資料就是全部的家當。我從沒接觸過自動化設備，更別說礦山自動化設備（^_^），在上海想找到有礦上自動化設備研發經驗的軟硬件工程師也是極為困難的。 經過大約6個月，團隊已經有十多個人，我完成了方案書起草和通信幀格式制定，帶領團隊研發出15臺原理樣機，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。可能是因為通信專業出身，從開始就深知這么龐大的實時聯動系統穩定可靠的通信是項目成功的關鍵。原理樣機的評審因為樣機數量少，大家更關注的是單臺設備的控制流程，對于系統級別的通信延時、誤碼率、可靠性及方案成本等沒有太多考慮。

當初調研下來發現國內外屈指可數的幾款產品都對技術資料嚴密封鎖，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等現場總線，基本都是干線并聯加本地串聯通信方式。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，這些公司的系統其實都還存在一些通信問題。礦山專用的線纜強度和工藝要求很高，采用雙絞線方式抗干擾能力很強，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；采用單線方式結構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。在各種糾結中只能摸索前進，為了簡化系統軟件控制流程和降低系統成本，我們先采用并行CAN總線方案。

原理樣機評審結束后，我對系統通信能力的擔憂更加強烈，決定重新評估技術方案，經過慎重思考和分析，部分也是總結當年研發動態令牌的慘痛教訓，力排眾議將方案改成串聯CAN總線雙絞線方式，徹底放棄并聯總線，這意味著團隊辛苦六個月的軟硬件架構全部推倒重來。

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

超過300多米和180個節點的規模，并行總線的傳輸速率要很低，通信誤碼率很高，系統管理難度很大，而且要精確實現控制器和支架支架一一對應難度很大； 串行方式不存在無法實現的技術難點，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等方式解決；

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

幾點經驗教訓： 1、 項目負責人不能因循守舊或存在思維定勢，應因地制宜選擇自己團隊最有把握實現的技術方案； 2、發現項目存在難以克服的技術問題時，即使面臨全部工作推倒重來也在所不惜，而且應該越早越好，這些損失的時間會因為方案優化調整而彌補回來； 3、集思廣益沒錯，但是作為技術領頭人需要綜合平衡各種因素，關鍵時刻需要也要敢于拍板決策，猶豫不決會導致更加后續更加被動。

電子工程師成長實錄之教訓系列之八

對公司來說，生產銷售的產品有時難免存在質量問題，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；電子部分如果出現質量問題往往就會涉及退貨、召回等售后服務，經濟損失巨大；如果是因設計或制造缺陷，產品在存儲或使用中冒煙、起火、爆炸等安全問題就是災難了。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歷過兩次產品的電池起火事件，至今心存余悸。 當年在研發生產某型號電子設備時，需要定制一批紅外遙控器。去深圳考察了好幾家專業的遙控器廠商，通過對比測試，最終選定一家供應商。遙控器比較普通，采用機頂盒公模，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。正式產品到貨后發現和樣品不同，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；用于電池正負極接觸的彈簧變軟而且很多焊接歪斜。聯系供應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的。并且信誓旦旦的保證這套模具生產的產品已經大批量供貨從沒有客訴品質問題。因為銷售等不及了，老板要求工廠先挑選1000套用于發貨，而且為了產品形象和以后向供應商索賠（老板原話）否定了我們加膠固定彈片的建議。 發貨后不久接到用戶投訴，他將我們的遙控器放在皮沙發上，居然遙控器自燃了，將嶄新的沙發燒焦一大片，好在發現及時沒有造成更大火災。看到客戶發過來的圖片，電池部分已經燒焦變形嚴重。經過分析，缺少分隔板的兩節電池安裝歪斜加上彈片和彈簧的品質等因素，兩節電池正負極短路后發熱直至起火燃燒。 直到這時，公司才意識到問題的嚴重性。立即答應客戶的索賠要求；逐個聯系客戶提示風險，對于擔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。 我們的產品售價是1499元，遙控器供應商報價是每只四元，實際采購價不到三元。遙控器供應商只答應退貨，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，轉包給其它的小公司生產了。 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，好在因為產品外殼是阻燃材料，未導致更大的火災。技術分析發現鋰電池電芯有品質問題，電池保護板參數設置不合理，更要命的是居然沒有過溫保護功能。深究原因還是因為成本問題。

這兩件事給我的教訓： 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，但還是應該盡量堅持品質優先； 再低的價格也有廠商接單，但品質嘛，只能是呵呵呵呵了。