USB 暖风机电路板开发条件二

五、软件设计规范

（一）软件架构设计

1. 分层架构

采用分层软件架构，包括硬件驱动层、控制算法层和应用层。硬件驱动层负责与电路板上的硬件设备（如温度传感器、加热元件、控制按钮）进行通信和控制；控制算法层实现温度控制算法，如 PID 控制算法，根据温度传感器的反馈信号调节加热元件的功率；应用层提供用户界面（如按钮处理、温度显示）和简单的数据处理功能。

2. 实时性和可靠性设计

由于温度控制需要实时监测和调整，软件应具备良好的实时性。采用实时操作系统（RTOS）或在非实时操作系统中采用实时任务调度机制，确保温度监测和控制任务能够及时响应。

构建软件的故障检测和恢复机制。例如，通过看门狗定时器检测软件是否跑飞，在出现故障时能够自动重启或进入安全模式。对温度数据进行校验和备份，防止数据丢失或错误导致温度失控。

（二）软件编程规范

1. 编程语言选择

根据主控芯片和开发环境，选择合适的编程语言。对于大多数微控制器，C 或 C++ 语言是常用的选择，因为它们可以高效地利用硬件资源并且具有较好的可移植性。

如果需要进行简单的用户界面开发（如按键处理和温度显示），可以结合简单的库函数或直接使用汇编语言进行底层控制，以提高效率。

2. 代码规范和注释

遵循统一的代码编写规范，包括变量命名、函数命名、代码缩进、代码风格等方面。良好的代码规范有助于提高代码的可读性和可维护性。

添加足够的注释，对代码的功能、目的、关键算法和复杂逻辑进行解释。特别是对于温度控制算法等核心代码部分，注释应详细说明其原理、参数设置和可能出现的问题。

六、设计验证和测试

（一）设计评审

1. 内部评审

在电路板设计的各个阶段（原理图设计完成、布局布线完成、软件设计完成等）进行内部评审。评审团队应包括硬件工程师、软件工程师、测试工程师、质量工程师等相关人员。

对设计文档（如原理图、PCB 布局布线图、软件代码等）进行详细审查，检查是否满足设计要求、是否符合设计规范、是否存在潜在的设计缺陷等。记录评审意见和问题点，要求设计人员进行整改。

2. 外部评审（如有必要）

对于复杂的 USB 暖风机电路板或涉及安全关键功能的设计，可以邀请外部专家（如行业协会专家、认证机构工程师等）进行评审。外部评审可以提供不同的视角和专业建议，有助于提高设计质量。

（二）实验室测试

1. 功能测试

使用专业的测试设备（如温度测试仪、功率计等）对电路板的功能进行测试。检查加热功能是否正常，温度控制功能是否符合要求，包括设定温度和实际温度是否一致，温度控制精度是否满足设计要求。

测试安全保护功能，通过模拟温度过高和电流过大的情况，检查电路板是否能够正确地采取保护措施，如切断加热电路和 USB 接口电路。

2. 性能测试

对加热效率进行测试，测量在不同环境温度下，暖风机达到设定温度所需的时间和消耗的电能，计算加热效率。同时，对温度控制精度进行精确测试，通过改变设定温度和环境温度，记录实际温度的变化曲线，计算控制精度。

对电路板的功耗进行测试，在不同的工作状态（如加热、待机）下测量功耗，验证是否满足设计要求，特别是 USB 接口的功率限制。

3. 环境适应性测试

进行温度循环测试，将电路板置于高低温交变的环境箱中，模拟暖风机在不同季节和不同工况下的温度变化，检查电路板在温度变化过程中的性能和功能是否正常。

进行湿度测试，验证电路板在高湿度环境下是否会出现短路、腐蚀等问题。同时，进行电磁兼容性（EMC）测试，按照相关标准检查电路板的电磁发射和抗干扰能力。

（三）现场测试（如有必要）

· 将电路板安装在实际的 USB 暖风机产品中，在产品的实际使用环境下进行测试。收集用户反馈，进一步验证电路板的功能、性能和可靠性。现场测试可以发现实验室测试中未暴露的问题，如与产品其他部件的兼容性问题、实际使用中的操作便利性问题等。

七、文档管理

1. 设计文档

· 应建立完整的设计文档，包括项目需求文档、电路原理图、PCB 布局布线图、元件清单、硬件设计说明（包括功能、性能、环境适应性等设计思路和技术参数）、软件代码（包括注释）、软件设计文档（包括软件架构、功能实现流程等）。

· 设计文档应详细、准确，能够完整地反映电路板的设计过程和设计成果。在设计过程中，及时更新文档，确保文档与实际设计一致。

2. 测试文档

· 记录各种测试过程和测试结果的测试文档。包括实验室测试报告（功能测试报告、性能测试报告、环境适应性测试报告等）、现场测试报告（如有）。

· 测试文档应明确测试方法、测试条件、测试设备、测试数据和测试结论。对于测试过程中出现的问题和缺陷，应详细记录其现象、原因分析和解决措施。