編寫需求文檔，在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域是非常普遍的。需求文檔被用來定義開發(fā)任務(wù)，協(xié)調(diào)大規(guī)模的研發(fā)計(jì)劃。對(duì)于最終的產(chǎn)品，需求文檔扮演著開發(fā)者行為和消費(fèi)者行為之間溝通紐帶的角色。當(dāng)需求文檔書寫正確的時(shí)候，便可以發(fā)揮巨大的作用。然而，如果你在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域工作的時(shí)間足夠長(zhǎng)，你就會(huì)很快發(fā)現(xiàn)，這個(gè)領(lǐng)域里不合格的需求文檔實(shí)在是太多了。當(dāng)你嘗試對(duì)這些不合格的文檔進(jìn)行修復(fù)時(shí)，你又會(huì)很快發(fā)現(xiàn)，書寫正確的需求文檔絕非易事。在這里，我們提出一些建議，希望能將書寫正確需求文檔這件事情變得清晰一些。
從較高的層次來看，書寫需求文檔的目的就是要提供對(duì)所需行為的有效描述。該所需行為可用一個(gè)黑盒系統(tǒng)描述，并需要注意以下細(xì)節(jié)：
• 工程師可以根據(jù)系統(tǒng)所說進(jìn)行實(shí)現(xiàn)
• 測(cè)試人員，在不與開發(fā)人員溝通的前提下，可以利用滿足硬件要求的設(shè)備驗(yàn)證需求。
• 最終產(chǎn)生的成果滿足終端用戶的要求。
黑盒測(cè)試書寫優(yōu)質(zhì)的需求文檔：
最基本的原則是：需求文檔應(yīng)當(dāng)盡量簡(jiǎn)潔，用最易懂的描述來約束系統(tǒng)的預(yù)期行為。如果你遵循這個(gè)原則，剩下的那些重要因素(可測(cè)試性、避免過度設(shè)計(jì)等等)都將變得順理成章。
列舉一下更詳細(xì)的規(guī)則，通常會(huì)更有幫助。下面是書寫優(yōu)質(zhì)需求文檔需要遵循的步驟：
1. 定義系統(tǒng)的邊界。這也是黑盒系統(tǒng)所必要的。
2. 定義輸入和輸出。這也應(yīng)當(dāng)是你看待內(nèi)部系統(tǒng)的唯一方式。
3. 用最易懂的方式描述系統(tǒng)的預(yù)期行為
4. 除了輸入和輸出之外，你的需求是不是還涉及了系統(tǒng)的其他部分?如果是，那么你的需求就設(shè)計(jì)過度了。重構(gòu)需求，讓它變得精簡(jiǎn)。
5. 你的需求是不是過于模棱兩可?加入更多的限定規(guī)范。注意：有些模棱兩可的描述并不是壞事，假設(shè)描述所包含的所有情況均可被接受，且測(cè)試的時(shí)候不需要附加的信息加以說明，那么就沒關(guān)系。你不需要(也不應(yīng)該)把系統(tǒng)的行為限制得過頭。
6. 你的需求是否可測(cè)試?(這里指的是黑盒測(cè)試)如果不是，你最好返回到第4步。如果這種返工發(fā)生很多次，那就說明你的黑盒無法正確描述系統(tǒng)，或者你的測(cè)試工具不夠優(yōu)秀。無論是哪種情況，不可測(cè)試的需求文檔幾乎就是一文不值的。
7. 你的需求文檔通俗易懂么?如果你的需求文檔非常難以讀懂，那就說明你寫得不好，只能給那些照著你的需求負(fù)責(zé)實(shí)施的人帶來無盡的痛苦。如果是這樣，回到第3步。
8. 你是不是真的做到了第4步?你確認(rèn)么?再檢查一下。
例子：下面的例子，讓我們描述一個(gè)自制的嵌入式設(shè)備的需求，這個(gè)設(shè)備能從彎曲傳感器上讀取彎曲的頻率，并根據(jù)不同的頻率值讓一個(gè)LED閃爍。
顯然，我們已經(jīng)完成了步驟2和步驟3了!
• 輸入：從彎曲傳感器讀取數(shù)據(jù)。
• 輸出：LED。
但是我們跳過了步驟1：
• 在這個(gè)例子里，我們將把黑盒畫到設(shè)備的微處理器上。
讓我們繼續(xù)往下進(jìn)行,
第四步：除了輸入和輸出以外，我們是否還涉及了其他的系統(tǒng)邊界?
• 微處理器并不關(guān)心從彎曲傳感器讀取什么樣的數(shù)據(jù)，從處理器的角度來看，僅需要做的是測(cè)量ADC腳的電壓而已。
• LED僅由數(shù)字輸出腳控制。
下面，讓我們來修正這個(gè)問題：
第0版本的需求：
1. 該設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)ADC腳的不同頻率的電壓，來切換數(shù)字輸出端的狀態(tài)。
第五步: 需求寫模棱兩可么?
恩，我們的描述太模棱兩可了.輸出端切換的速度要多快? 跟電壓的關(guān)系如何? 輸入電壓的范圍是多少? 讓我們加一些更細(xì)節(jié)的描述吧:
版本0.1
1. 輸出端應(yīng)當(dāng)由一個(gè)自由活動(dòng)的定時(shí)器進(jìn)行控制
2. 自由運(yùn)行定時(shí)器的頻率最高不得高于每秒10次,不得低于每秒1次.
3. 自由運(yùn)行定時(shí)器的觸發(fā)頻率應(yīng)當(dāng)在最高和最低值之間呈線性變化,并與ADC端的輸入電壓成正比.
4. ADC端的輸入電壓應(yīng)當(dāng)每100毫秒讀取一次
5. 當(dāng)ADC端的輸入電壓端被讀入時(shí),控制自由運(yùn)行定時(shí)器周期時(shí)間的注冊(cè)值也應(yīng)當(dāng)被更新.
6. ADC輸入端的電壓有效范圍應(yīng)當(dāng)被控制在0到1伏之間.
第六步: 你的需求是可測(cè)試的么?
• 首先，自由運(yùn)行的定時(shí)器在這里不需要提及. 因?yàn)閷?duì)它基本上無法進(jìn)行黑盒測(cè)試，它既不是輸入也不是輸出，而且跟這兩者也沒有什么聯(lián)系。
讓我們用“數(shù)字輸出端變化的頻率應(yīng)控制在每秒10次和每秒1次之間”來代替自由運(yùn) 行定時(shí)器的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
• 對(duì)于上述的第四條需求，可能需要一些小修改才能作為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。讓我們用“ADC端的輸入電壓應(yīng)當(dāng)保證在每100毫秒內(nèi)至少被讀取一次”來加以描述，這樣的描述能讓我們預(yù)期的測(cè)試行為顯得更加通俗易懂。
• 需求的第五條也需要一些小修改。我們?nèi)绾尾拍軝z測(cè)電壓的輸出范圍是在0到1伏之間呢? 總不能給個(gè)2伏的電壓，然后看看元器件有沒有被燒毀吧?
那么，說“檢驗(yàn)系統(tǒng)在ADC端輸入電壓為1到2伏之間的時(shí)候，工作是否正常”，這樣就檢驗(yàn)就容易多了。需求描述應(yīng)當(dāng)是“正面”的，應(yīng)當(dāng)描述設(shè)備“應(yīng)該”的行為，而不是設(shè)備“不應(yīng)該”的行為。否則的話，測(cè)試將會(huì)無法進(jìn)行。
版本0.2
1. 數(shù)字輸出端的切換頻率應(yīng)當(dāng)控制在每秒10次到每秒1次之間
2. 數(shù)字輸出端的切換頻率應(yīng)當(dāng)在最大值和最小值之間呈線性變化，并與ADC端的輸入電壓成正比
3. ADC端的輸入電壓應(yīng)當(dāng)保證在每100毫秒內(nèi)至少被讀取一次
4. 檢驗(yàn)當(dāng)ADC端的輸入電壓范圍在0到1伏之間的時(shí)候，系統(tǒng)工作是否正常
第七步：你的需求是否通俗易懂?
相比于我們?cè)瓉淼拿枋觯?ldquo;根據(jù)彎曲傳感器的輸出不同頻率來控制LED閃爍”，我們上面的那些需求描述顯得難以閱讀和理解。
我發(fā)現(xiàn)，讓需求文檔變得通俗易懂，最簡(jiǎn)單辦法莫過于，把過于細(xì)節(jié)的東西抽取出來，然后以條目的形式單獨(dú)定義。
版本1
1. 彎曲傳感器應(yīng)當(dāng)保證至少在100毫秒內(nèi)讀取一次數(shù)據(jù)(放到注釋單獨(dú)列出)
2. 切換LED的狀態(tài)，使其與彎曲傳感器的讀數(shù)保持一致
3. 當(dāng)彎曲傳感器的讀數(shù)為1伏特時(shí)，LED狀態(tài)切換的次數(shù)應(yīng)當(dāng)保持在平均一秒十次;當(dāng)傳感器的讀數(shù)為0伏特時(shí)，LED的切換次數(shù)應(yīng)保持在一秒1次。
定義：
• 彎曲傳感器：輸入電壓位于ADC的X端。安全電壓范圍為0到1伏特(放到注釋單獨(dú)列出)
• LED狀態(tài)：數(shù)字狀態(tài)由Y端輸出
這樣就好多了(盡管還不完美)。這些需求通俗易懂，不涉及到系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，且易于測(cè)試。對(duì)于系統(tǒng)行為的限定也僅僅限于需要做什么，點(diǎn)到為止。(例如，對(duì)彎曲傳感器的采樣頻率，在實(shí)現(xiàn)上也可以更高，只要不產(chǎn)生非預(yù)期行為，一切都可以)。
編寫需求就仿佛是在大腦中構(gòu)建軟件的過程。因此要重于執(zhí)行操作。
