嵌入式单片机产品开发设计框架

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，随意再有经验的工程师，碰到自己没有做过的产品都是一样。

设计一款，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

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),需要巨大的成本。

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。

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单片机的开发，所以一定要选择出货量比较大的通用型的信号，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:

• 供电满足所有芯片的供电电压，比较典型的包括:1.8V 3.0V 3V 5V
• 供电电流高过系统最大电流的50%以上
• 注重电源纹波的处理，一边要求纹波小于100mV

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25-40mA 之间，报警电流100mA 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：

• 芯片的VCC输入脚，需要增加1-4个100nF的贴片电容
• 射频，4G,NB等工作峰值电流比较大的电路需要增加多个电解电容和贴片电容，减少纹波对模块工作的干扰。

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。

最后

以上就是重要板栗为你收集整理的嵌入式单片机产品开发设计框架的全部内容，希望文章能够帮你解决嵌入式单片机产品开发设计框架所遇到的程序开发问题。

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