这是鼎叔的第24篇原创文章。
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创新不一定提供更新技术和更有效的流程,但也可以在有限的投资下显著降低成本。以下是2015年武汉小团队创新的例子Kerly Yuan,还有coenwu,felixqin等人。
所谓电量计,是为智能设备(尤其是智能手机)的功耗测试提供的专业硬件测试仪。在许多手机和应用测试项目中,电源测试必须符合标准。
通常方法和硬件方法通常用于测试电量,软件方法需要统计电量API,总是不能满足结果准确性的要求,其统计本质是统计各设备部件的总功耗(平均功耗)*由于不同的组件型号和设备老化的影响,使用时间会有很大的误差。
硬件仪器的测试方法是统计一段时间电池放电的平均电流值,结果更容易被项目组认可。但而,专业硬件设备非常昂贵,从4万到10万不等,多个项目测试可能在不同的城市同步进行,硬件设备无法共享。作为一个预算有限的小团队,我们有了开发一套小而便宜的电力仪器的想法,目标是批量生产,尽可能便宜(数百元)。最终成品如图1所示:
图1电量测试仪与手机实物对比
我们只需要基本的电流和电压数据即可,过高的精度和其他专业设备功能对我们而言是大材小用了。电量仪实际上就是一个电流表,所以我们一开始想:采购相关的零部件,然后自己写驱动程序读数据,是否就可以搞定了?
我们在淘宝上购买了一套可编程的电流表和可变电源,组装了自己的电路,实现了一套可以测试电流的设备。同时,我们也发现了一个严重的问题。一秒钟的采集频率不能满足读取电流的精度要求,第一个版本的电量计根本不能使用,如下图2所示(串口可编程电流表):
图2COM串口可编程电流表
应用程序可以在一秒钟内做很多事情,这种电流变化不能反映在低采样率机上,所以我们必须找到另一种方法。通过分析,确定电流仪的最低指标采集频率不得小于每秒20次,以便接近真实的电流场景数据。
然后我们开始经常去电子市场,了解一些芯片解决方案制造商,了解硬件相关知识,通过早期反复与制造商沟通,最后在两个月后制造了我们自己设计的电力仪器产品。虽然是首版样品,但收集频率可达50Hz,电流精度可达0.0001A,电压精度0.01V,基本满足了我们日常测试的需要。更重要的是,体积只有手机大。
为了节省成本,我们也做了很多妥协,比如使用COM未使用串口USB口读数据,芯片单独通过USB提供工作电压。这样就不需要使用被测对象的电源,使测试数据更加准确。
与专业仪器测试相比,发现数据误差在5%以内,在可接受范围内。
第二个版本在实际使用过程中也发现了一些问题,如电压过高时测试数据不准确等,并逐渐解决。如图3所示:
图3电量测试仪第二版手板实物图
能否通过我们的电量仪完成电量自动化测试?
答案是肯定的。
电自动化测试需要脱离USB线,否则USB供电会影响电量结果。
但矛盾问题也来了:脱离USB后,PC脚本无法控制手机的运行状态和测试数据,无法满足完全自动化的要求。
软件可以突破这个困难android该系统开发了读取电量的应用程序PowerStat,可读取android最后一次拔下手机USB当前时间的功耗。
根据这一特点,我们正在android手机实现了代理服务,测试前将测试任务发送给代理服务,同时启动测试任务PowerStat电力统计。测试结束时,代理服务通知PowerStat结束电量统计,从而获得本次测试的电量数据。
这种方式里PC测试仍然无法控制手机的连接状态,所以在设计硬件时,我们开始考虑如何实现全自动化测试。
由于电力自动化测试的关键在于USB线,我们能在电量仪和电量仪上吗?PC端之间串联一个USB线,将USB删除中间的电信号,只保留数据通信功能?这不会影响手机的放电状态和电流收集,但也确保PC端和手机正常adb通讯。
通过实际验证这种方法是可行的。我们完全实现了电力测试的自动化,也可以通过COM串口指令动态实时切换电量测试开关。
图4电力自动化测试
最深的感觉是硬件产品的迭代周期很长。一个版本至少需要2月份,并且需要找到一个熟练的解决方案提供商。如果硬件产品很复杂,可能需要更长的时间。
一开始我们以做软件的思维方式操作,导致第一版电量仪的很多重要功能没有考虑到,也导致第二版迭代时需要重做PCB板。解决方案的制造商也在中间进行了更改。因此,硬件团队应考虑核心功能的设计,尽量减少硬件迭代的数量。
其次,相关专业知识非常缺乏,如PCB、CNC、A/D只有重新学习这些知识和工作原理,才能萌发自己做方案设计的想法。
至此,我们经常实地去电子市场去了解各个硬件物料的价格、磨具加工流程、外包装制作等,把武汉广埠屯、深圳华强北等电子市场逛个遍。做硬件涉及的环节比做软件多很多,我们仅仅做一款非常简单的仪器就这么麻烦,很难想象手机这种类型的产品有多复杂。
硬件的平均成本价格与销量密切相关,包括开模成本、磨具生产成本、材料采购成本等。一开始,不要以竞争产品的智能硬件价格评估其类似产品的成本,这会产生很大的误差。数量越少,单价成本越高。通过与硬件方案提供商、包装商主斗智斗勇,100台电量仪终于进入量产阶段,平均成本价格在200以内。
小白做硬件并不容易。
可以看到更详细的自研过程技术文章Kerly Yuan分享:腾讯电量仪-智能硬件测试工具尝试之路