图书馆汇报的成功,像一针强心剂注入了“未来工程师俱乐部”智能图书角项目组。短暂的庆祝后,所有人都清楚,真正的挑战才刚刚开始——把PPT上的方案,变成一台真正可以工作的原型机。
活动室俨然变成了一个小型研发车间。靠墙的长桌被分为几个区域:硬件焊接调试区,堆满了电烙铁、万用表、示波器(从学校物理实验室借来的老旧型号)、各种型号的电阻电容和几块已经焊得密密麻麻的试验电路板;软件编程区,几台笔记本电脑屏幕上闪烁着不同的代码编辑器,Python、C语言、还有图形化编程软件的界面交织;结构组装区,3D打印机嗡嗡作响,吐出一个个精心设计的白色塑料部件,旁边散落着螺丝刀、锉刀和尚未组装的外壳模块。
顾念军身兼协调、测试和部分核心算法实现,像个救火队员一样在各个区域间穿梭。最初的兴奋很快被层出不穷的现实问题所取代。
硬件组最先遭遇打击。他们选定的那款性价比最高的国产微控制器,在驱动高性能扫码模组时出现了严重的时序冲突,导致识别率骤降,还时不时死机。
“数据手册上明明说可以支持这个频率的SPI接口……”硬件组长眼睛通红,他已经盯着逻辑分析仪(另一件借来的宝贝)的波形图看了整整一个下午,“波形都对,但就是不稳定。难道是电源纹波太大了?”
他们重新设计电源滤波电路,增加了稳压芯片,甚至尝试给晶振电路加上更精确的负载电容。问题有所缓解,但依然在持续扫码测试中出现偶发性失败。
“会不会是芯片本身的IO驱动能力不足?”顾念军凑过来,看着屏幕上偶尔出现的毛刺波形。
“可能……但换驱动能力更强的芯片,成本就上去了,而且引脚兼容性要重新评估。”硬件组长有些沮丧。
“先别急着换芯片。”顾念军思考着,“我们试试软件上做文章。把扫码驱动的中断优先级调到最高,并且在两次扫码之间插入一段强制休眠时间,减少总线冲突的可能。同时,在识别算法里增加容错和重试机制,一次不成,悄无声息地快速再试一次,用户感觉不到。”
这是一个软硬件协同优化的思路。硬件组调整电路,软件组的林悦则着手修改底层驱动和识别逻辑。又经过两个晚上的调试和数百次测试,扫码的稳定率终于提升到了可接受的水平。大家还没来得及高兴,新的问题接踵而至。
为了降低成本,他们采用了某款开源的低功耗Wi-Fi模块。但在模拟图书馆复杂网络环境(多个热点、信号强弱不均)测试时,模块的断线重连机制表现糟糕,经常掉线后“睡死”,需要手动复位。
“这模块的SDK(软件开发工具包)文档写得太简略了,很多隐藏的陷阱。”负责通信部分的同学抱怨道,“看社区论坛,不少人也碰到类似问题,官方的解决方案就是‘重启’。”
“我们不能让图书管理员天天去重启机器。”顾念军摇头。他们研究了模块的硬件看门狗和软件心跳包机制,试图编写更健壮的网络守护进程。这个过程极其繁琐,需要不断尝试不同的超时参数、重连策略和异常处理。有时候,一个看似微小的改动,就会导致整个系统运行异常。
结构组也没闲着。3D打印出来的外壳初版,在安装内部主板和电池时发现了干涉问题,屏幕的开孔位置也偏了几毫米。李婉带着组员重新修改三维模型,调整加强筋的位置,优化卡扣设计,追求在有限的壁厚下达到最佳的强度和装配便利性。打印、测试、修改、再打印……耗材一卷卷消耗,时间也一点点流逝。
更大的压力来自整体集成。当硬件、软件、结构第一次拼装在一起上电测试时,场面堪称灾难:屏幕闪烁不定,按键反应迟钝,扫码后APP接收数据延迟高达十几秒,设备运行半小时后外壳明显发热……
“我就知道没那么简单……”有人哀叹。
顾念军强迫自己冷静下来。“问题一个个解决。发热,可能是电源管理没做好,CPU负载太高,或者某个芯片功耗异常,用热成像仪(从科技老师那里借来的)先定位热源。屏幕闪烁,查供电和信号线。延迟问题
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