產品設計方案大觀園(二):硬體設計篇

人人都是產品經理 發佈 2020-01-07T04:40:07+00:00

上一篇《產品設計方案撰寫指南(一):結構設計》中我們說到,只有理解背後的道理,藉助框架模板,通過反覆的訓練才可以提高產品設計方案的撰寫水平,並且和大家探討了結構設計版塊的撰寫要點。本系列篇二將和大家繼續學習硬體設計方面的內容。

上一篇《產品設計方案撰寫指南(一):結構設計》中我們說到,只有理解背後的道理,藉助框架模板,通過反覆的訓練才可以提高產品設計方案的撰寫水平,並且和大家探討了結構設計版塊的撰寫要點。本系列篇二將和大家繼續學習硬體設計方面的內容。

一、設計概述

同樣的,在進行詳細設計說明前,需要對採取的硬體基本設計思路做出闡述,並概要描述為什麼要採取本方案:

  • 硬體配置說明:以方框圖的形式描述產品的整體配置和單板配置;
  • 硬體/固件的設計選擇:描述硬體/固件的設計選擇,如尺寸、顏色、形狀、材料等;
  • 硬體開發平台說明:介紹硬體開發的環境、工具、編譯器、可編程性設計工具如FPGA/DSP等;介紹SI、EMC仿真分析平台(如果有)。

這裡我們說的「方框圖」是指系統方框圖,用於說明系統的各部分是如何搭配成一個完整系統的。系統方框圖需標識好組成各系統構件(子系統、模塊、單元)並描述它們之間的靜態關係。

系統方框圖應畫成兩種:

  • 功能性方框圖:用於說明系統有哪些功能,應由哪些功能模塊來實現。需畫出這些功能模塊之間的邏輯關係,接口方式,遵循的協議規範等。如果是疊代類的產品,可在原有功能性方框圖上增加、修改、刪除;
  • 物理性方框圖:用於說明系統具體是由哪些硬體模塊來實現,需具體到型號、廠家、規格和性等。這是設計硬體實現方案的基礎(軟體實現方案與此類似)。

最後需要給出兩者間的對應關係,明確哪個物理框實現哪個功能框的目的。

二、設計詳述

1. 模塊間接口說明

總體概念介紹完成後,需自上而下的對硬體系統各功能模塊進行詳細介紹,具體到各功能模塊的作用及彼此之間是如何配合以實現整體功能的。注意此處內容可能較多,建議在單獨文件內進行描述,並在產品設計方案內進行引用。

接口標識和圖例:通過圖例說明最小功能單元之間的接口,並為每個接口賦予唯一標識。若是疊代類產品,需註明接口的變化。

下圖是系統整體接口標識示意:

詳細接口定義:描述各最小功能單元間關鍵接口的接口標準、信號定義等,對非關鍵接口可以不給出詳細定義。若是疊代類產品,需註明單板功能的變化以及接口標準的變化等。下圖是某板卡最小功能單元說明示意。

2. 模塊需求分配說明

硬體設計時我們建議以需求定功能,除滿足必須的功能需求,必要的性能需求外,不做冗餘設計(當然這也要分行業,to C及部分to B的產品建議這樣做)。因此在對硬體系統整體方案進行介紹後,需將最小模塊的功能與需求進行對應(這裡會用到需求追蹤工具,如需求池)。

各需求對應的功能模塊建議按以下要點進行描述:

  • 關鍵器件規格:從器件外形尺寸及接口、可靠性、環境適應性、可加工性、可測試性等方面描述關鍵器件的工程設計要求,提出影響器件質量/可靠性的關鍵指標;
  • 連接方案描述:說明本產品關鍵接插件類型、線纜連接部位等(若在「模塊間接口說明」內提及,則此處可不寫);
  • 電氣特性描述:主要描述各模塊的電氣特性,如功耗、最大允許電流/電壓等;
  • 可測試性設計:描述各模塊應具有的可測試性規格;
  • 單板硬體基本要求:電源與接地的布置、調試接口、指示電路、主要時鐘、控制引腳、信號點、測試接口等的設計;
  • 單元電路設計要求:處理器及外圍電路的說明(需含FLASH、RTC、NVRAM、SDRAM);
  • 器件應用可靠性設計描述:根據產品可靠性總體要求,描述各類器件應用規則。

3. 模塊開發狀態/類型說明

同一條產品線上的產品經常會出現功能模塊復用的情況,模塊復用是非常節約時間和成本的,可復用模塊的種類及數量是一條產品線研發團隊的技術底蘊。因此建議對模塊的開發狀態進行說明。

模塊的開發狀態具體有如下幾類:

  • 新開發:全新開發,全新嘗試;
  • 重用現有最小功能模塊:如某款WiFi模塊因其穩定性和價格適當已在某款產品上大規模使用,當對WiFi性能的需求大致不變時,在其他同類產品上可以直接復用;
  • 重用現有設計:如某塊升壓板有較寬的電壓輸入範圍,當輸出電壓一致而輸入電壓有一定區別(所過電壓/電流仍在升壓板支持範圍內),可以直接復用;
  • 對現有設計或最小功能模塊進行重新開發:如現有產品上使用百兆網口,而新產品上需要千兆網口,可以通過更改PHY晶片的配置(軟體或硬體)完成重新開發;
  • 開發用於重用的最小功能模塊等:如本條產品線上的產品均有GPS定位需求,那麼可定製開發通用的GPS模塊及其外圍電路,做好存檔並在同類產品設計時快速調用。

4. 外包/外購模塊規格說明

為縮短開發時間,提升產品質量及其穩定性,可以選擇外購市面上成熟穩定的模塊。比如說當你需要實現TTL/COMS電平和RS232電平的相互轉換時,完全可以直接外購TTL-RS232串口通信模塊;同樣,當本團隊的技術積累比較偏重於某些領域,而對產品涉及到的其他領域不甚熟悉,可以選擇將此部分模塊的設計交給外包公司。

例如你的團隊對射頻部分很精通,但對設計出穩定高效的供電模塊沒有把握(一般來說,給定充分的時間和經費,硬體工程師最後都能給鼓搗出來,但這樣性價比太低),完全將供電模塊交付外部團隊設計,注意提清楚需求並明確交期即可。

當你的產品中有外包/外購模塊時,需要對其規格進行全面定義:

  • 明確模塊指標:包括結構、功能、性能指標、技術參數、接口等;
  • 明確驗收標準:結合以上要求明確模塊的驗收標準;
  • 說明技術方案:描述外包方的概況及其對外包模塊的實現方式(可引用外包方提供的設計方案文檔)。

選擇外包供應商及提出你的需求是由一定技巧的,具體可參考我的文章《作為甲方,如何提好你的需求?》。

後續還會有軟體設計篇的內容與大家見面。此外關於文檔相關的寫作,後續還有to B硬體產品的競品分析分享給大家(身邊大部分硬體產品經理朋友都對這個感到頭疼,恰好去年有過相關的經歷,就拿出來拋磚引玉了),敬請期待。

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題圖來自 Unsplash ,基於 CC0 協議

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