建模和统一过程在家用电子产品开发中的应用陈虢引言当前国内家用(HA)电子产品已形成很大的市场规模和极强的创新能力，企业研发部门要面对众多的新产品开发项目，科学的方法和有效的管理就尤为重要。UML建模和统一过程RUP是面向对象思想和方法的两个最重要的成果，在软件密集型系统开发的应用中已证明了其先进性。二者包含的方法、技术和工具也逐步运用到实时系统和各类电子产品的开发中，比如UML-RT和ROOM就是这方面研究的产物。本文以直流变频空调控制系统开发为案例（以下简称案例），介绍建模和统一过程在HA电子产品开发的应用。HA电子产品开发生命周期在HA电子产品的研发中，采用瀑布模型的开发人员经常会遇到如下一些问题：用户在项目初始阶段只有构思，迫切需要原型；开发过程中用户需求不断变更；软件编码全部完成了却发现仿真系统不可用；正式送样才发现许多实现的功能同用户要求有差距，并且用户又有新要求；批量生产时才发现产品设计不符合生产要求；延伸产品开发需要简化流程等等。因此就提出这样一个课题，需要建立什么样的新产品开发过程去确保项目的进度和质量，有效地控制预算，最大可能地降低项目风险。运用统一过程RUP的二维模型，结合HA电子产品研发特点和多年开发实践经验，本文提出HA电子产品开发生命周期，如图1。HA电子产品开发生命周期分为五个阶段：产品构思阶段、产品定义阶段、产品实现和首样阶段、用户测试和确认阶段和产品生产阶段。每个阶段以一个主里程碑结束，主里程碑由每阶段获得的一组可用制品定义。具体制品可以是：实物原型系统框图、线路设计原理图及PCB图、结构设计图、软件开发文档、系统实验报告、用户测试数据等等。每个主里程碑的目标是确保这些制品在产品的生命周期内以一种平稳的方式进化各阶段需要经历一系列迭代过程，每次迭代或多或少都会经历需求、分析、设计、实现和测试等核心工作流，按其阶段各有不同的重点，如：产品构思阶段重点在需求捕获，产品定义阶段重点在分析和设计。图1HA电子产品生命周期产品构思阶段即初始阶段，是将一个好想法发展为产品的一个构思。案例中最初的想法是“日本市场已经有大量的直流变频空调产品，我们在交流变频技术的基础上能否研发直流变频产品？”，并由此展开市场调研，确认直流变频空调控制系统的基本功能，针对直流变频控制这一关键技术，先后评估了基于东芝、富士通和飞思卡尔单片机的多种方案，从中优选富士通16位单片机MB90P562/462为主芯片。进而，利用原交流变频中采用三菱多电源IPM模块PM20CTM060的功率驱动板，快速地构成开发和试验直流变频控制的原型，初步实现了基于BLDC电机的控制技术。这个过程由直流变频控制这一关键风险驱动，经历了包含需求、分析、设计、测试等核心工作流的初次迭代，形成了本案例的核心技术构架。在此基础上评估投入及风险，完成可行性分析。阶段的最后进行立项评审，决定启动项目进入产品定义阶段的开发，确定了主要的风险及其优先次序：BLDC压缩机的控制、单电源IPM的应用、IPM模块的保护等，规划了后续的阶段计划。产品定义阶段即细化阶段。本阶段通过与用户的反复沟通，确定了系统的范围：分体式挂机采用上海日立BLDC压缩机，室外风机两档风速，系统不使用电子膨胀阀而采用毛细管法等等；明确了直流变频空调控制系统的绝大多数功能性需求；明确了系统性能要求：功率因数>=0.97，COP>=3.5，压缩机目标频率范围20Hz~130Hz，频率误差正负0.5Hz等等。同时，对其中大部分的需求进行细致分析，先是整体系统的分析，而后向下分解，分别从软件、电子线路和结构三大方向细化分析和设计。针对日立BLDC压缩机的控制这一关键风险，通过大量实验改进PID算法，确定控制策略；由于具体系统的结构要求以及采用了单电源IPM，结构方面需要大的调整，所以重新设计功率驱动板，三菱单电源IPM和采用QFP封装的主芯片都集成在板上；室内机控制板和室外机控制板采用强电单线的半双工异步通讯。本阶段基本完成了产品的整体设计，包括技术规范和检验标准、线路设计原理图、产品结构清单、关键物料选型、结构件图纸、软件用况视图、静态结构视图和动态行为视图等等阶段的最后进行设...
