第1章：系统需求分析——功能需求与非功能需求
各位同学，咱们开始做车窗控制器。说实话，这个项目看着简单，但坑不少。我做了十几年嵌入式，见过太多人一上来就画原理图、写代码，结果做到一半发现需求没理清，推倒重来。嗯，今天咱们先把需求分析这块啃透。
1.1 功能需求：车窗到底要干什么？
车窗控制器，说白了就是让用户能控制玻璃升降。但你别小看这个功能，我当年在车厂做项目时，光升降逻辑就改了四版。咱们先拆解核心功能。
1.1.1 手动升降功能
这是最基础的功能。用户按住上升键，玻璃上升；松开，停止。下降同理。听起来简单？我在项目中遇到过一个问题：按键抖动导致玻璃一抖一抖的。后来加了20ms的消抖滤波才搞定。
- 上升控制：按键按下→电机正转→玻璃上升
- 下降控制：按键按下→电机反转→玻璃下降
- 停止控制：按键松开或到达极限位置→电机停转
1.1.2 一键升降功能
这个功能用户很喜欢。短按一下，玻璃自动升到底或降到底。你想想看，如果每次都要按住不放，多累啊。
实现逻辑其实不复杂：检测到按键按下时间超过300ms，就进入一键模式。但要注意，一键升降过程中，如果再次按下按键，要能立即停止。我习惯把这个叫「中断优先级」——用户操作永远最高。
// 伪代码示例：一键升降逻辑
if (key_press_time > 300ms) {
auto_mode = TRUE;
while (auto_mode) {
motor_run(target_direction);
if (key_press_again || position_limit || current_overload) {
auto_mode = FALSE;
motor_stop();
}
}
}1.1.3 防夹功能
这是安全红线。国标GB 11552-2009规定，防夹力不能超过100N。我建议你设计时留余量，按80N做阈值。为什么？因为橡胶密封条老化后阻力会变大，你懂的。
防夹检测有两种主流方案：
- 电流检测法：电机电流与负载成正比。当电流超过阈值，判断为夹到物体。
- 霍尔传感器法：通过脉冲频率计算转速。转速骤降说明遇到阻力。
1.2 非功能需求：看不见但决定成败
功能需求是「做什么」，非功能需求是「做多好」。很多工程师只关注功能，结果产品出来要么反应慢半拍，要么几天就没电了。咱们一个个说。
1.2.1 实时性要求
车窗控制是实时系统。按键按下到电机响应，延迟不能超过50ms。为什么？人是有感知的，超过100ms就会觉得「卡」。我习惯用RTOS，任务优先级这样分配：
| 任务 | 优先级 | 最大响应时间 |
|---|---|---|
| 防夹检测 | 最高 | 10ms |
| 按键扫描 | 高 | 20ms |
| 电机控制 | 中 | 50ms |
| CAN通信 | 低 | 100ms |
你看，防夹检测必须最快。因为夹到小孩手指，0.5秒就可能造成伤害。这不是开玩笑的。
1.2.2 可靠性要求
车窗控制器要能扛住10万次升降测试。我见过最离谱的案例：某供应商的继电器在第3万次就卡死了。后来我们全换成MOS管驱动，寿命直接翻倍。
可靠性设计要点：
- 电源保护：加TVS管防浪涌，汽车电瓶电压波动范围是9V-16V
- ESD防护：人体接触按键，静电可能达到15kV，接口必须加ESD二极管
- 看门狗：MCU死机时，1秒内自动复位
1.2.3 功耗要求
汽车熄火后，车窗控制器进入休眠模式。静态电流不能超过100μA。为什么？因为车停一个月，电瓶不能亏电。我有个血的教训：某次设计忘了关掉LED指示灯，静态电流多了2mA，结果客户投诉「车停一周就打不着火」。
低功耗设计技巧：
- MCU进入Stop模式，用外部中断唤醒
- MOS管驱动电路，不工作时完全关断
- CAN收发器进入休眠模式，电流从30mA降到5μA
1.3 需求文档撰写：把话说清楚
需求文档是团队沟通的桥梁。我见过最烂的文档就一句话：「实现车窗升降功能」。这等于没说。好的需求文档要可测试、可验证。
我习惯用这个模板：
需求编号：REQ-WIN-001
需求名称：手动上升功能
描述：用户按下上升键时，车窗玻璃以100mm/s的速度匀速上升
验收标准：
1. 按键按下后50ms内电机启动
2. 玻璃上升速度误差不超过±10%
3. 到达顶部后自动停止，堵转时间不超过200ms
优先级：P0（必须实现）你看，每个需求都有明确的验收标准。测试工程师拿到文档就能写测试用例。我曾经因为需求模糊，导致开发和测试扯皮了两个月。从那以后，我要求所有需求必须带「验收标准」这一项。
1.4 本章小结
咱们这一章把车窗控制器的需求拆得很细了。功能上，升降、防夹、一键升降一个不能少。非功能上，实时性、可靠性、功耗是硬指标。最后，文档要写得像法律条文一样清晰。
下一章，咱们开始选型——MCU用什么？电机驱动芯片选哪家？到时候我会分享一些选型时的踩坑经历。嗯，今天就到这里，有问题随时问我。