第1章：系统需求分析——智能窗帘电机的“灵魂三问”

做嵌入式开发这么多年，我养成了一个习惯：拿到一个项目，先别急着画板子、写代码。坐下来，把需求理清楚。你想想看，如果连要做什么都没搞明白，后面再努力也是白搭。

智能窗帘电机，说白了就是一个能听话、会省电、还不吵人的小马达。但要把这三个要求同时做好，还真得花点心思。今天我们就来聊聊它的需求分析。

1.1 功能需求：开、关、停、百分比

功能需求是最基础的。用户想要什么？很简单：

• 开：窗帘完全打开
• 关：窗帘完全关闭
• 停：在任何位置停下来
• 百分比：开到30%、50%、80%……精确控制

嗯，这里要注意。百分比控制看起来简单，但实际做起来有个坑。我在项目中遇到过，用户说“开到50%”，结果电机转过了头，又倒回来一点。那个抖动，用户直接投诉了。

为什么会这样？因为电机有惯性。你让它停，它不会立刻停。所以我们需要一个位置闭环控制。说白了，就是实时检测窗帘的位置，到了目标值就提前减速。

功能需求的用例图，我习惯这样画：

用例：智能窗帘电机
  - 用户：开、关、停、设置百分比
  - 系统：响应指令、反馈状态、异常报警

你可能会问，就这么简单？其实不然。每个用例背后都有细节。比如“停”，是在任何位置停，还是只能在预设位置停？我建议做成“任意位置可停”，用户体验更好。

3.2 非功能需求：低功耗、低噪音、安全

功能需求是“做什么”，非功能需求是“做得怎么样”。这三个指标，直接决定了产品能不能卖出去。

低功耗

智能窗帘电机通常是电池供电的。你想想看，如果三天两头要充电，用户肯定骂娘。我做过一个项目，客户要求待机电流小于10μA，工作电流小于200mA。当时我们用了STM32L0系列，配合BLE 5.0，才勉强达标。

低噪音

这个我深有体会。有一次客户反馈，晚上窗帘电机的声音像“老鼠叫”。我们连夜分析，发现是齿轮箱的润滑问题。后来改用静音齿轮，噪音从45dB降到了28dB。

低噪音设计，说白了就是三点：

• 电机本身要选低噪音型号
• 齿轮箱要精密配合
• 控制算法要平滑，避免急停急启

安全

安全是底线。智能窗帘电机如果出问题，可能会夹到手，甚至掉下来砸到人。我建议至少做这几项：

• 过流保护：电机堵转时自动断电
• 限位保护：到顶到底自动停止
• 防夹手：遇到阻力立即反转
• 低电量报警：提前通知用户充电

1.3 状态机：让电机“知道自己在哪”

状态机是嵌入式系统的灵魂。智能窗帘电机，我习惯用5个状态来建模：

状态	说明	触发条件
IDLE	空闲，等待指令	上电、停止指令
OPENING	正在打开	开指令、百分比指令
CLOSING	正在关闭	关指令、百分比指令
STOPPED	中途停止	停指令、遇阻
ERROR	故障状态	过流、堵转、通信异常

状态机的好处是什么？你想想看，如果没有状态机，你写代码的时候就会到处是if-else，逻辑乱成一团。有了状态机，每个状态做什么、怎么切换，一目了然。

我曾经在一个项目里，因为状态机没设计好，导致电机在“打开”和“关闭”之间来回切换，像抽风一样。后来重新画了状态图，问题就解决了。

状态机的代码实现，我习惯用switch-case结构：

typedef enum {
    IDLE,
    OPENING,
    CLOSING,
    STOPPED,
    ERROR
} MotorState;

MotorState currentState = IDLE;

void motor_task(void) {
    switch(currentState) {
        case IDLE:
            // 等待指令
            break;
        case OPENING:
            // 执行打开动作
            break;
        case CLOSING:
            // 执行关闭动作
            break;
        case STOPPED:
            // 保持位置
            break;
        case ERROR:
            // 故障处理
            break;
    }
}

嗯，这里要注意。状态机不是写完了就完事了。一定要做状态转换测试。我习惯画一个状态转换表，把每个状态到每个状态的合法性都列出来，然后逐个测试。

小结

这一章我们聊了智能窗帘电机的需求分析。功能需求是基础，非功能需求是竞争力，状态机是骨架。我个人觉得，需求分析阶段多花点时间，后面写代码、调试的时候就能少走弯路。

下一章，我们会聊聊硬件架构设计。到时候我会分享一些选型经验和电路设计技巧。记得关注公众号：蓝海资料掘金营，微信deep3321，有问题随时交流。