智能硬件開(kāi)發(fā)不再神秘-軟件工程師的智能硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)指南
你想硬件創(chuàng)業(yè)？但卻是軟件工程師？
我職業(yè)生涯中很重要的一部份就是做別人的信息塔。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我獲得了巨大的成功，然后將學(xué)到的東西反饋到我曾經(jīng)長(zhǎng)大的社區(qū)中。自從一年多前加入 Jewliebots 以來(lái)，我們學(xué)到了大量有關(guān)硬件、工程和制造的知識(shí)。然而我發(fā)現(xiàn)，這些知識(shí)都無(wú)法在網(wǎng)上尋獲。在我寫(xiě)這些內(nèi)容之前，也沒(méi)人給出詳細(xì)的硬件創(chuàng)業(yè)指南。我之前跟許多曾經(jīng)硬件創(chuàng)業(yè)的人交流過(guò)，也從我自己犯的錯(cuò)誤中進(jìn)行學(xué)習(xí)，也從 Highway1 的員工和導(dǎo)師那里學(xué)到了很多東西。
為了分享知識(shí)、服務(wù)社區(qū)，我將在這里給各位寫(xiě)下一系列一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)者如何開(kāi)發(fā)硬件產(chǎn)品的方法。內(nèi)容框架如下：
第 1 部分：原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)
第 2 部分：Debug 階段
第 3 部分：用戶測(cè)試
第 4 部分：證明產(chǎn)品有吸引力
第 5 部分：為生產(chǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)
第 6 部分：生產(chǎn)
第 1 部分：原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)
對(duì)于硬件公司來(lái)說(shuō)，原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段跟軟件公司的原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一樣重要。原因都一樣：證明概念，進(jìn)行用戶測(cè)試，不斷迭代開(kāi)發(fā)。
但硬件創(chuàng)業(yè)和軟件創(chuàng)業(yè)不同的地方在于，硬件創(chuàng)業(yè)是真的在做原型，軟件創(chuàng)業(yè)只是在假裝制作原型。我并不是看不起軟件開(kāi)發(fā)，而是軟件創(chuàng)業(yè)完全仰仗于計(jì)算機(jī)的 1 和 0 數(shù)字計(jì)算。硬件是真實(shí)存在的，需要真實(shí)的生命體去實(shí)現(xiàn)它。原型開(kāi)發(fā)階段比我們平常工作中那種開(kāi)發(fā)一個(gè)大產(chǎn)品的一個(gè)部分還要更加復(fù)雜。有幾種原型開(kāi)發(fā)的方法，在此我將向你介紹它們。
有一種方法可以讓你更簡(jiǎn)單地從零開(kāi)始原型開(kāi)發(fā)。即在最開(kāi)始的時(shí)候可以開(kāi)發(fā)兩個(gè)不同的原型產(chǎn)品，最終在交付生產(chǎn)商之前將他們合并成一個(gè)，而在這其中，往往作為新手的你往往考慮以「功能可行」的原型產(chǎn)品作為切入點(diǎn)。
「功能可行」的原型產(chǎn)品都很難看，而且硬件創(chuàng)業(yè)者也不會(huì)驕傲地拿這種原型產(chǎn)品來(lái)分享。我見(jiàn)過(guò)精心雕琢的原型產(chǎn)品，也見(jiàn)過(guò)用膠帶和紙盒子粘起來(lái)的原型產(chǎn)品。功能可行原型產(chǎn)品的目的就是證明自己的概念，也就是說(shuō)「這個(gè)概念是可以真實(shí)存在的」。功能可行原型產(chǎn)品是用來(lái)證明設(shè)計(jì)的。首要任務(wù)是讓這種原型產(chǎn)品出現(xiàn)在消費(fèi)者面前，看他們是否喜歡，怎么才能做得更好。
讓我們重點(diǎn)談?wù)劰δ芸尚性彤a(chǎn)品-其重點(diǎn)是增強(qiáng)了已有物品的功能
不管你是不是經(jīng)驗(yàn)豐富的硬件開(kāi)發(fā)高手，最簡(jiǎn)單的方法就是把已經(jīng)存在的硬件拿出來(lái)，對(duì)它進(jìn)行重新編程。我經(jīng)常鼓勵(lì)剛來(lái)硬件創(chuàng)業(yè)的人先弄明白普通電子元件內(nèi)部是如何運(yùn)作的。如果你要做的產(chǎn)品和已經(jīng)存在的產(chǎn)品很相似，那么就買(mǎi)一個(gè)已經(jīng)上市的產(chǎn)品，把它拆開(kāi)，放上你喜歡的部件，然后嘗試再組裝回去。這也是了解競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的最好方法。在 Highway1，我們通過(guò)拆解一個(gè) Fitbit 學(xué)到了很多知識(shí)。在拆機(jī)之前，先去網(wǎng)上搜索這個(gè)產(chǎn)品的拆機(jī)報(bào)告。例如：游戲手柄拆機(jī)、Nike Fuelband 拆機(jī)、Beats 耳機(jī)拆機(jī)。
開(kāi)發(fā)工具套裝：Littlebits
在 Highway1，我們有一整套的開(kāi)發(fā)工具，名字叫做 Littlebits。它是一整套通過(guò)磁鐵相互連接的電子元件所組成的系統(tǒng)。這樣一款工具的出現(xiàn)，打破了智能硬件產(chǎn)品因?yàn)榉N類(lèi)不同而劃分出來(lái)的明確界限，無(wú)論是怎樣的智能硬件產(chǎn)品，都能從這款工具組合中找到其相應(yīng)的元素，應(yīng)有盡有，比如 wifi、藍(lán)牙、伺服器、電源開(kāi)關(guān)等等。開(kāi)發(fā)了這套工具的人們甚至還在網(wǎng)上搞了一個(gè)網(wǎng)站 BitLab，你可以在上面投票選出自己最?lèi)?ài)的電子器件是什么。
有好多非?？岬闹悄苡布?xiàng)目都是脫胎于 Littlebits，它是進(jìn)行原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的最快速的方式。它不是固定的一套工具，而是根據(jù)所開(kāi)發(fā)的方向而有專門(mén)的細(xì)分類(lèi)別。比如為「家庭智能自動(dòng)化項(xiàng)目」所設(shè)計(jì)的 Littlebits 套裝，對(duì)外售價(jià)是 249 美金。當(dāng)然這個(gè)價(jià)格會(huì)讓很多人咋舌，但是你不能否認(rèn)這是進(jìn)行原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域用時(shí)最短的一條途徑。
上圖就是一套 Littlebits
Arduino
當(dāng)然，我們并不僅僅局限于上述這一款工具。Arduino 同樣也是開(kāi)發(fā)原型硬件產(chǎn)品的最流行的一款工具。事實(shí)上,可以這么說(shuō)，Arduino 的出現(xiàn)，引領(lǐng)了目前智能硬件產(chǎn)品革新的潮流。
至于微處理器模塊，我選擇 Femtoduino,RFDuino 以及 Sparkcore，它們都是產(chǎn)品原型開(kāi)發(fā)剛開(kāi)始最合適的器材。這里尤其值得提一下是 Femtoduino，如果你的原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不需要太多拼湊的環(huán)節(jié)，那么這個(gè)模塊最為適合你使用。它是那么的小，我愛(ài)它勝過(guò)了 Arduino Unos。不過(guò)即便它的尺寸再大一些，它在各方面的表現(xiàn)也足以勝任你的需要。最近市面上還出現(xiàn)了一款帶有藍(lán)牙功能的 Femtoduino 版，這個(gè)版本可以說(shuō)是相當(dāng)迷你了……
而 RFDuino 對(duì)于「功能可行」的原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)倒是很不錯(cuò)的選擇，易于上手，擁有 BLE 性能（低耗能的藍(lán)牙功能)。
Sparkcore 是一款非常理想的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊，并且它的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)的水平屈指可數(shù)。
同時(shí)，你還可以在 Sparkfun 以及 Adafruit 上面找到 LED、電池、電阻器、電線以及其他更加普通的器材，那上面的價(jià)格也是相當(dāng)實(shí)惠的。
外觀
在原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程中去設(shè)計(jì)外觀，這個(gè)過(guò)程中充滿了趣味。目前有很多工具能夠助你一臂之力。不過(guò)你要真的想打造出賞心悅目的產(chǎn)品外觀，無(wú)非是依循一條原則：「不斷將用戶的反饋納入到你的原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，頻繁且迅速地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行迭代升級(jí)?！?/strong>當(dāng)然其中趁手的工具簡(jiǎn)直不計(jì)其數(shù)，我會(huì)逮到什么用什么，不錯(cuò)過(guò)任何一個(gè)有助于提升原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量的機(jī)會(huì)。
其他的一些工具
如果你沒(méi)有看過(guò) IDEO （一家總部在美國(guó)加州帕羅奧多的知名設(shè)計(jì)公司）有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的視頻的話，估計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)于你來(lái)說(shuō)是一件非常艱難的差事。強(qiáng)烈推薦各位能夠看一下這個(gè)視頻，非常具有啟發(fā)性。同時(shí)還有一本書(shū)在此做以誠(chéng)意推薦：《The Design of Everday Things》，這對(duì)于設(shè)計(jì)從業(yè)背景幾乎為零的朋友們來(lái)說(shuō)尤其受用。
一開(kāi)始，你可以試著拿聚合物黏土、海綿、適于模壓的塑料來(lái)試著將自己的想法表達(dá)出來(lái)。從此出發(fā)，一點(diǎn)一滴地摸索和嘗試，也許你會(huì)很快想要進(jìn)行 3D 打印，因?yàn)槟阍趲缀踅咏罱K成品的時(shí)候想要大幅度提升其解析度。當(dāng)一切開(kāi)始在你胸中成型，對(duì)設(shè)計(jì)有了更加深刻的了解，而手邊的工具已經(jīng)不斷拼湊出來(lái)產(chǎn)品的部分，那么估計(jì)那個(gè)時(shí)候你手邊的工具組合起來(lái)應(yīng)該可以算是一個(gè)小小的工廠了，你會(huì)從中找到成本相對(duì)較低的開(kāi)發(fā)途徑。
對(duì)完全零基礎(chǔ)的創(chuàng)業(yè)者所說(shuō)的話
如果你真的壓根沒(méi)有任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)，那么該怎么辦呢？事實(shí)上有很多地方能夠給你指引。我之前就曾經(jīng)去 Etsy，在上面有很多精美的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，我對(duì)我個(gè)人尤為鐘愛(ài)的那些產(chǎn)品設(shè)計(jì)背后的設(shè)計(jì)師尤其的注意，試著聯(lián)系他們，如果可以的話可以花一點(diǎn)點(diǎn)錢(qián)請(qǐng)他們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)的某些部件和環(huán)節(jié)上貢獻(xiàn)自己的才華。
同時(shí)，在紐約城還有一個(gè) 3D 打印的商店，名叫 CuboNYC。如果你到了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的后期，需要提升產(chǎn)品的精細(xì)像素，那么在 San Jose 有一個(gè)名叫 Solid Concepts 的 3D 打印工廠。
如果你還想將原型產(chǎn)品打造的更加精美，我推薦一家位于 San Jose 的名叫 Solid Concepts 的工廠。除此之外，還有一個(gè)名叫 Fathom 的廠子，也在那個(gè)地方。還有，我們還去中國(guó)的深圳出差過(guò)，那里有一個(gè)名叫 Strong D 的地方也能提供類(lèi)似的服務(wù)。這些地方能夠使用諸如拉絲鋁板、聚氨酯、以及其他一切塑料聚合物。這些材料能夠盡可能地趨近于你腦海中的產(chǎn)品模樣。
無(wú)論是哪個(gè)廠子，為了生產(chǎn)出你想要的原型產(chǎn)品，都需要你提供 CAD 的設(shè)計(jì)制圖。如果你在使用 autoCAD 上不是很在行，我會(huì)推薦你使用 oDesk 來(lái)作為 3D 設(shè)計(jì)的替代工具。我不會(huì)找那些只需要便宜的時(shí)薪就能雇傭到的幫手，因?yàn)樗麄兪诸^上的活有可能如他們索要的薪資一樣不值一曬。你要尋找那些在市場(chǎng)上能力完全通過(guò)薪資體現(xiàn)出來(lái)的手藝人們，這才是對(duì)你的智能硬件開(kāi)發(fā)最具有重大幫助的人，如果你覺(jué)得他們很好用，可以重復(fù)循環(huán)的聘請(qǐng)他們。
好吧，這就是我在原型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上面的一些粗淺的想法，讓我們跳轉(zhuǎn)到第二章節(jié)：Debugging。
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上面，我們聊了如何進(jìn)行產(chǎn)品的原型開(kāi)發(fā)，介紹了其中的幾款趁手的工具和一些思路?，F(xiàn)在，讓我們進(jìn)入更加現(xiàn)實(shí)的層面：Debug 階段。
一旦你開(kāi)始了原型產(chǎn)品的研發(fā)，不管是通過(guò)怎樣的方式途徑，不管你用的是 Arduino, Littlebits, 又或者是 repurposing，你都會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。
一些早期建議：盡可能用錫焊技術(shù)，當(dāng)你在焊接的時(shí)候，遮蔽膠帶能很好的幫你將線都固定在各自的位置上。Radio Shack 里面有很多東西，比如電阻器、電線、電焊、鋼材、萬(wàn)用表、去焊槍等等，這些東西都是你必備的工具。
其實(shí)，硬件開(kāi)發(fā)上的 Debug 和軟件上并沒(méi)有什么大的不同。同樣都是在你遇到問(wèn)題的時(shí)候找出根源所在，并加以解決。硬件產(chǎn)品上有一些環(huán)節(jié)往往會(huì)出錯(cuò)，比如一段連接處斷了，又或者是電力供應(yīng)不足，線圈纏繞到一起了，無(wú)法兼容的電子部件。為了找出具體的問(wèn)題，以下我向各位推薦幾款工具。請(qǐng)注意：以下的一些工具有可能非常昂貴。不過(guò)，幸好廠商提供了一些可以進(jìn)行月付費(fèi)的優(yōu)惠辦法，你可以通過(guò)支付一個(gè)月的會(huì)員費(fèi)，獲得短暫使用它們的權(quán)利。
第一步：反復(fù)檢查。
首先第一步就是要自己進(jìn)行反復(fù)的檢查。實(shí)不相瞞，我曾經(jīng)無(wú)數(shù)次把錯(cuò)誤的線給接到一起，又或者是在數(shù)據(jù)庫(kù)中丟失了某些重要的數(shù)據(jù)。無(wú)論怎樣，請(qǐng)記得不斷檢查你的各種連接處是否正常，盡可能地保證自己不會(huì)進(jìn)行太多的焊接。
往往你會(huì)很容易忽略到某個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)你遇到這類(lèi)的問(wèn)題的時(shí)候，千萬(wàn)不要鉆牛角尖，如果實(shí)在想不出來(lái)，請(qǐng)走開(kāi)一會(huì)兒，去忙些別的轉(zhuǎn)換一下思路，當(dāng)你再回來(lái)的時(shí)候頭腦會(huì)更加清晰，找出問(wèn)題也會(huì)更加準(zhǔn)確快速。從我的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，這樣的做法非常管用！
multimeters:
Multimeters 可以用來(lái)測(cè)量電阻，電壓和電流量。它同樣能夠幫你來(lái)測(cè)試兩個(gè)點(diǎn)之間的連續(xù)性如何。我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)告訴我，如果你想搞清楚到底哪塊兒斷開(kāi)了，這款工具就特別適合你。
「電力是否從一個(gè)部分傳導(dǎo)到了另外一個(gè)部分？」；「這兩個(gè)部分是否通過(guò)電線而真正的實(shí)現(xiàn)了電路的連接？」「是否有足夠多的電流經(jīng)過(guò)了這條電線」，諸如此類(lèi)的問(wèn)題都可以通過(guò)這款工具來(lái)獲得最明確的答案。
Oscilloscopes
事實(shí)上，這是一款最不起眼，卻又是最有用的工具。要徹底掌握應(yīng)用它是需要花費(fèi)大量的精力和時(shí)間的，如今我還在不斷地摸索實(shí)踐過(guò)程中。
Oscilloscope 能夠測(cè)量頻帶寬度，在你進(jìn)行故障排除的時(shí)候，通過(guò)使用它能夠看到震蕩變動(dòng)的電壓。你可以看到最小電壓、最大電壓、平均電壓等一系列的指標(biāo)數(shù)據(jù)。,
Oscilloscopes 不僅如此，它還能夠供給電量，比如給一些設(shè)備或者電池充電。
「卸掉」及「返工」
當(dāng)你意識(shí)到開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題之后，你也許會(huì)想著做一些調(diào)整變動(dòng)，比如把一些沒(méi)有正確安裝的部件給取下來(lái)。是不是擔(dān)心會(huì)傷到整個(gè)產(chǎn)品？又或者苦惱于不知道如何下手？別慌！依然有各種的工具滿足你的需求！
如果你是在擺弄 Arduino，又或者其他一些之前手工上上去的部件，那么去焊槍有可能是你最佳的選擇。當(dāng)然使用它也是有技巧在的，至今我還沒(méi)有成為這一行的專家。每次我在做的時(shí)候只是將焊料加熱，然后想盡辦法把線給拔出來(lái)。
專門(mén)用于返工的一些工具往往都是高能量的加熱槍，能夠讓你在很短的時(shí)間內(nèi)迅速的松動(dòng)某些部件，并且更換它們。這些工具往往能夠大大縮短你的返工時(shí)間。請(qǐng)?jiān)陂_(kāi)發(fā)準(zhǔn)備工作中就將這個(gè)環(huán)節(jié)考慮進(jìn)去。
以上就是在 Debug 階段我所能分享出來(lái)的一些東西。接下來(lái)我們將進(jìn)入更加激動(dòng)人心的環(huán)節(jié)：用戶測(cè)試！想知道下一章有什么更加實(shí)用的建議嗎？請(qǐng)繼續(xù)保持關(guān)注！
