本帖最后由 liao6 于 2025-10-15 16:21 编辑
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简介
在项目研发整个生命周期中设计验证是非常重要的一个环节，设计验证说直白点就是软硬件联调，这个阶段有两个目标：其一是要把功能调试好，其二发现设计阶段的漏洞并给出解决方案，实测验证此解决方案可行。
从硬件角度出发，产品电路设计是由很多模块组成的，举个例子，移动电源的电路设计一般由MCU、LDO电源电路、电源管理芯片、锂保芯片、数码管显示等等这些组成，有的可能还会有电量计芯片。这么多模块在我们联调时就需要有一个先后循序，一个模块一个模块的去调试，就好比摩天大楼的图纸设计好之后，施工开始先打地基，地基打好之后，再打第一层的柱子，然后盖第一层，封第一层的顶，按着顺序往上盖。施工的整个过程和软硬件联调的思路差不多，下面我们就简单聊聊软硬件联调的过程。
一、联调LDO
拿到PCBA第一步先看电源供电是否正常，也就是先调试LDO，电源供电对整个板子是最重要的。
电源调试无非是一个输入，一个输出，输入一个电压值，能保证输出目标电压值就可以了。如下图所示，这里提供一个LDO的电源电路，从电路中可以看出B+是电池输入端，3.0V是LDO输出端，一般来说LDO电路也比较简单，这里能保证输出稳定的3.0V就OK了。如果LDO出现异常，只需要测下输入、输出端就可以很快定位到是哪一段有问题了，再具体看是电阻电容哪一个值没选对导致的，还是其他原因。
二、烧录程序 LDO正常输出电压之后，就可以先烧录一个简单程序，验证MCU是否正常和烧录口是否OK，像我们常用的烧录口一般是SWD的方式，如下图所示。
三、单个模块调试 3.1 通信数据DEBUG仿真 程序可以正常烧录了，那下一步我们就可以开始逐个模块调试了，我比较常用的是DEBUG仿真，通过仿真可以实时查看交互数据，数据获取是否正常，提示一下，数据变量定义调试阶段可以先定义为全局变量，这样仿真开始数据就可以立即获取上来，如果定义为局部变量，还需要单步调试到函数内部局部变量那里，才能看到数据。 DEBUG仿真不单调试时方便，测试阶段以及维护分析问题也很方便，一旦得心应手之后，分析问题事半功倍。举一个keil5的仿真例子，如下图点击这里就可以开始仿真了，需要查看哪个数据，直接把数据添加到watch表格即可。 3.2 串口通信调试 串口通信也是常用的板载通信方式，比如像WIFI模组、蓝牙模组、4G模组、Zigbee模块等等一般都是串口通信，还有MODBUS通信也是。 调试这类通信一般都是飞线TX、RX、GND出来，用串口助手工具来监视数据交互的过程，来分析每一帧数据获取的是否正确。 举个串口工具打印数据的例子，如下图。数据都是可视化的，调试起来非常方便。 3.3 IIC采集数据调试 IIC通信用的也比较多，像移动电源里面MCU和电源管理IC通信都是采用IIC通信，我们按照从机设备的规格书中寄存器的地址去读取想要的数据，调试阶段可以通过逻辑分析仪查看寄存器读写是否正常，逻辑分析仪如下图这样查看数据。 3.4 示波器 示波器也是常用的调试工具，抓数据更精准，联调的时候经常会用到。 项目开发中遇到过一个问题，当时逻辑分析仪读写数据没问题，但是软件获取数据异常，读出来的数据总是0，这时候我用示波器抓波形来分析数据，发现在读取数据的时候有一个台阶电压，显然有点不正常，通过逐行对比软件发现，有一个地方加了delay延时导致这里出了问题。 示波器抓取的异常数据，如下图： 优化软件之后，可以正常获取数据的波形，如下图。
四、整体调试 每个模块的功能都调试好了，那么就要整合起来，开始整体调试了，这个过程中会进行细节上优化。 例如：移动电源的放电灯显问题，我们需要调试每个灯显之间放电的均匀度，如下图，这里我就做了一个表格用来记录每次调试的结果，这个阶段我们调试的数据可以保存下来，后面方便对比分析。
五、自测试 整机功能都调试OK了，那么我们就进入了自测试环节，通过自测试可以发现一些明显的bug，随时进行优化。自己测可以做一个基本功能的表格，一项一项按照表格测试，这样可以防止哪个功能遗漏。 功能自测表格可以按照下面的，如图所示。
六、总结 软硬件联调在工程师心中应该有一张流程图，按照这个进度，合理规划调试的节奏，最终完成联调。 以下几点需要留意一下： -模块化调试，硬件模块化调试，软件模块化编程； -LDO模块，产品调试出现异常，首先怀疑电源，大部分的问题都是电源异常导致的； -自测试，创建文档自测试，会发现很多小问题，这个时候优化掉，测试环节就省心了。
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