第三卷 第十四章 顶层设计
他合上笔记本，沉下心，开始做电路的整体设计。
这一次，他摒弃了从零散元器件着手拼凑的粗浅思路，直接从顶层架构开始梳理。
这套自上而下的设计方法，是早年在面粉厂做机械设计时养成的习惯。那时候做设备，向来是先敲定总装图，再拆分出部件图，最后才画零件图。次序不能乱——乱了，零件先定了型，后面装配时尺寸对不上，勉强装上也不好用，就算好用了，日后检修维护也处处麻烦。
电路设计和机械设计一个道理。
先定核心算法，再按算法选主控芯片，然后规划输入输出端口，端口布完了再画原理图，最后才是做印刷电路板。一环扣一环，不能跳。跳了就得推倒重来，反复折腾，白费功夫。他有时间，但从不愿意这么糟践。
他最先敲定的是核心运算逻辑：波形采集比对，搭配相关系数判定。
算法定了，后面的硬件配置才有依据。采样频率设为十千赫兹，采样精度定在十位。外设端口只留两路——一路接探头采集信号，一路接液晶屏显示数据。再配上按键控制端口、电池管理线路、充电线路，还有后期调试用的接口。需求一清，主控芯片的选型范围也就收窄了。
这套稳扎稳打的路子，不是他天资好，是吃亏吃出来的。
从前在轨道设备公司，有个项目赶进度。他急着出样机，跳过了前期规划，直接画了电路板。等板子做好、元件焊完，写程序的时候才发现输入输出端口不够用。只能推翻重来，重新改版，重新打样，光这一项就耽误了两周。从那以后，他记住了：先定软件，再配硬件。软件是大脑，大脑没理清楚，手脚没法动。
主控芯片他直接选了STM32F103系列。用熟了，顺手。这款芯片内置的模数转换器够用，输入输出端口数量充足，功耗合理，价格也不贵。不是市面上没有更好的，是这款他用得最透，上手最快。效率就是时间。
信号放大元件他选了AD620仪表专用运放。
人体俞穴反馈回来的信号太弱了，只有微伏级别，得放大上百倍才行。而且电路要低噪声、高共模抑制比。他提前算过参数，AD620完全适配。至于市面上常见的LM358，他连试都没试——光看参数就知道不行，根本对付不了这种微弱信号。
供电方案他用两节一八六五零锂电池串联，输出七点四伏。然后分级转换：五伏给运放和探头，三点三伏给主控芯片。电压转换用了LM317和AMS1117，供电线路上还加了电感电容滤波和π型滤波，把电流净化得干干净净。
这不是他多虑，也是吃过亏的。
早年有个项目，因为电源波纹太大，模数转换器采出来的数据乱跳，他花了一周才找到病根。从那以后，电源这一块，他从来不敢马虎。
元件选完，他打开Protel99SE，开始画原理图。
先放主控芯片及其周边电路，然后依次是供电电路、信号放大电路、探头接口、液晶显示、按键控制、电池管理、充电线路，最后是调试接口。一步一步来，不跳不落。整张图画完，他逐段检查，确认线路没连错、参数没配错。
原理图没问题了，就进入电路板布局布线。
布局还是按顺序来：主控芯片先放，然后是电源模块、信号放大模块、探头接口、显示组件、按键、电池管理。顺序不能乱——乱了后面线路容易堵死，堵死了就得重来，重来就是浪费时间。
布线也有规矩：先走主干供电线路，再走公共接地线路，最后走各类信号线。其中最关键的是探头采集信号线，要走最短距离，线路尽量笔直，周边留出接地屏蔽区域，远离高频供电线路和晶振。同时要区分强弱电区域，数字地和模拟地分开。所有供电主干线都要加粗，保证电流输送稳定。
这些布线手法不是天生的，是多年调试电路、一次次被信号异常折磨出来的。亏吃得多了，自然就知道怎么走线最稳妥。
整块板子画完，他导出格伯文件，发给厂家打样。十片板子，包邮一百块钱。订单下完，就等着到货。
等板子的这段时间，他也没闲着，先写程序。
开发流程一样清楚：先写底层驱动——液晶屏幕显示、模数信号采集、按键响应、电池电量监测。驱动调通了，再嵌入之前定好的波形比对和相关系数算法。算法跑通了，再做人机交互界面——实时波形显示、健康相似度数值、异常状态提醒。最后把所有功能模块整合起来，写主程序调度全局。
从头到尾，一天时间，程序就能跑通了。
这不是天赋，是熟能生巧。干得久了，手上就有数。
空余时间里，他把所有元器件也采购齐了——主控芯片、仪表运放、稳压电源芯片、电阻电容、探测探头、液晶屏幕、锂电池、充电模块，大大小小几十种。他在线上平台一家一家比对价格、看口碑、挑靠谱的卖家统一下单，一共花了四百多块钱。看着账单，多少有点心疼，但想把设备做出来，这笔钱省不了。
筹备工作差不多了，他去了以前待过的轨道设备公司，借了一台泰克TDS2022示波器。这机器带宽一百兆赫兹，采样率每秒二十亿次，够用了。公司领导爽快答应，但说好了只能在厂区里用。他一口应下。
他带着空白电路板、元器件、程序烧录工具和万用表去了厂区。现场焊元件，焊完烧录程序，接上探头，通电开机。
屏幕上确实出现了波形，但远远达不到预期——杂波太大，有效信号太弱，波形乱成一团，数据跳个不停。
他反复改参数，微调底层代码，换不同规格的元件，一遍一遍上机实测。初次做这种生理信号采集电路，各种设计漏洞和适配问题全冒出来了，调试处处是坎。他沉下心，一个问题一个问题地排查，一个坎一个坎地翻。
连干了三天，历经无数次试错整改，终于把电路彻底理顺了。参数调到最佳，设备运行稳定达标。
调试成功后，他把探头贴在自己后腰的肾俞穴上，开机采集波形。屏幕自动把实测波形和健康标准波形做了比对，算出匹配相似度——百分之九十二。
行业标准是百分之九十五以上才算达标。百分之九十二，说明肾脏已经有点小毛病了。
跟他自己的身体状况完全对得上。他尿酸本来就偏高，肾脏长期背着代谢负担。设备没测错，如实反馈了身体里那点隐藏的问题。
调试全部收尾。他收拾好工具器材，跟公司领导道了谢，独自走出厂区。
天色已经暗了。他站在街边点了支烟，静静平复心绪。
从顶层架构，到核心算法，到硬件搭建，到实测落地——整套设备的图纸、逻辑、数据，全是他一个人一步步琢磨出来的。
走到这一步，心里踏实。
他掐灭烟蒂，转身走进夜色里，步履沉稳。
**（第十四章 完）**
