原型想法,不是细节

市场电子产品或者设备多数是因为灵光一闪而带来成功的。 核心思想是,独特的创意火花最终会让某个设备脱颖而出,或者在某些情况下,甚至还会定义出一个全新类型的产品。

当然,产品可以有很多理由成为市场上独一无二的,包括低成本、率先在市场推出或提供更好性能的产品。 但是,当竞争对手的设计迎头赶上,这种市场上的领先特性就会迅速消失。 一点点改善的东西,不论提供了那些优点,将很快被一另一个更进一步改善的东西超越。

创新的关键所在是一开始就要构建出独特的想法和概念,与之同样重要的是,提供出一个设备,方便用户体验他们想要的东西。 为实现这一目标,我们需要站在用户的角度,探索这个设备能够给他们带来如何的互动和期盼的功能。

确实,在开始做出原型产品前,我们需要让想法产生原型。

确定想法

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您有一个了不起的想法。 您的电子设计创意大脑闪出一个概念,它将解决现有产品以及它们的使用方法的局限性,重新定义一个市场区。

作为设计工程师的您,或者您的团队,掌握来之不易的技能,能够让您把这个概念变成现实。正常的过程是按照设计定义的规范,开始开发硬件和软件(通常按照这个顺序),以支持这一概念。 但是当您在这样做的时候,您已经开始建立一个硬件原型,而不是站在用户的角度把想法具体化。

要真正探索和研究用户将如何体验您的新概念,第一步就是从您注重工程设计细节中脱离出来。

因此,暂时不要考虑用为您带来正确结果的处理器、外围设备和软件架构。 相反的,您需要更广泛的关注用户体验,通过一个原型,探索各种途径、让别人给予反馈,并看它如何与外界进行互动。 您要看看这个想法是否可行。

移情机制

比方说,您所设想的设备有一个典型的与用户和外部系统连接I / O接口。 它可能是一个液晶屏幕(可能是一个触摸屏)、一堆按钮、控制、几个LED指示灯和一些I / O连接。

为了测试和探索这些I / O接口将如何将您的想法翻译给用户,您需要创造基本功能水平的智能来驱动它们。 在这一刻,通常的办法是要创建出需要的软件和硬件来实现这个目标,然后随着不同用户界面行为的探讨和发展,不断调整和改变这个结构。

很快地,您由回到了详细设计层面的硬件逻辑、外设驱动程序和软件程序的上来,而丢掉了广泛的、高层次的集中于用户体验的拓展。您再次回到了设想没有经过充分探索的产品原型设计。

FPGA在这里可以帮上您一点忙。 免除了每一次重大设计迭代时创造实体硬件的需要,FPGA提供一个可能方法,让设计方案的探索和选择更加容易。只要改变嵌入式硬件设计,然后将修订后的版本加载到FPGA即可。 然而,采用传统的 HDL 抓取方法修改设计,就会把您又带回神秘的编码环境中,过多注重细节从而戕害了整体的想法。

 
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FPGA主机平台数字I / O仪器

另外, 一种曾用过的探索性的设计方法是使用FPGA嵌入式虚拟仪器,例如多位宽的I / O仪器块,我们可以用一个高级别脚本语言(如DelphiScript)来驱动它。 这些聪明的IP模块提供一个可能,使用简单、快速的方法,来创造、控制和优化一个设计的用户互动。

智能仪器

基于预先配置的软硬件的IP模块,虚拟仪器允许您实时查看和控制在FPGA内部的设计。 一个用户创造的脚本可以控制这个仪器,允许“智能”的命令它在设计上连接的I/O 信号。

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NanoBoard3000 - 智能、连接性、多功能

所以,嵌入式I / O仪器可以很容易地被配置和用脚本控制来检测开关、切换LED、使能I / O端口等等。 当您的想法能够在包含常用的多种外设、并且具备改变和增加外设的基于FPGA的智能硬件开发平台上实现,这就变得非常有实际意义了。

如果这样的智能硬件开发平台可以与基于PC的设计软件,通过USB为基础的JTAG连接,进行高级别沟通,而且设计软件中包括外围设备现成的IP,那么事情会变得更加有趣。 使用高级的、基于原理图或图标的设计输入系统,把基于FPGA的IP模块和虚拟仪器就可以连接在一起,就可以快速创建出来一个完整功能的I / O系统,最终使用简单而强大的脚本来控制它。

对这种方法的一个有价值的补充是“定制化”虚拟仪器,它在PC机上表现为一个仪表板,而它为易于了解的图形界面提供了一个空白画布。 通过从选项调色板中拖动和配置如数字读数、滑块控制、按钮和标签,我们就可以很快地创建出来一个定制化的GUI面板。 并且该面板的每个元素都由内部的脚本控制,并且被分配到一个I / O信号和行为。

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一种快速、简单的方法来探索想法

如果选择将整个系统组合起来,就是一个开发板的脚本界面,您可以在这里创建一个“主”脚本来进一步控制整个进程。 这将帮助您连接主要内嵌的虚拟仪器,来创建出一个更复杂的界面系统 —— 同时仍然使用相对简单、容易的调试脚本方式。

如果到现在还不能够理解,那么下面这点非常重要。 有了这个测试和探索概念和想法的手段,我们就不再需要详细设计了。不需要开发底层的硬件,不需要编写详细的软件代码,一个展现设计智能实用系统就已经建立了,开始从您的用户的角度去拓展您的想法吧!

全心探索想法

最终的结果是,我们可以在很短的时间内进行测试、探索及调试我们的想法以及用户将会如何体验这些想法。这些想法的软组件的由您写的脚本所体现的智能来代表,而且响应这个功能智能的周边硬件就通过一个高级的设计输入系统把几个IP区块连接起来实现。

最重要的优点是,所有造成的分心细节设计被从开发过程中剔除了。我们的想法可以自由发挥,用户互动和体验可以在真实的硬件上进行测试,而且替换的方法可以都可以在几分钟之内完成。

设计电子产品时,其实最后真的创造性的在于用户体验。作为一个设计师,您为该产品发展出的想法,得以正确地转变为为用户体验,这对产品的成功是至关重要的。这里有一个方法,让您可以在一头钻进详细、低级别的设计之前就能够做到这一点。

在详细设计开始之前,方向是明确的,而且许多概念和硬件框架已经就位。 而且详细设计我们还可以用另外一个高级而快速方式完成 — 那是另一一个故事。

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