“放着,我来”,国赛赛场上遇到对的人

2019-12-12 15:34
媒体报导
摘要:王中威平时对作息时间有着执念,但在参加 TI 杯2019年全国大学生电子设计竞赛(以下简称“国赛”)的这几天里,他需要改变自己来配合项目的进展。

“王中威,醒醒”谷怡洁轻轻地喊着,眼前的这个大男孩依旧香甜地睡着,看到没有奏效,刘攀尝试拍了他几下,还是没有反应。两个女孩面面相觑,一时不知所措。这是2019年8月9日下午六点多,一个本该吃饭玩闹的时间,王中威却怎么也叫不醒。看着他的样子,谷怡洁和刘攀好心疼,商量着要不还是让他再多睡一会吧。


王中威平时对作息时间有着执念,但在参加 TI 杯2019年全国大学生电子设计竞赛(以下简称“国赛”)的这几天里,他需要改变自己来配合项目的进展。所有参赛队伍中,因为考虑到体力等问题,像他们这样两女一男的组合并不多,这也意味着队中唯一的男生——王中威要成为大家可以依靠的那棵大树。

 

左起:谷怡洁、刘攀、王中威、冯靖寒,南剑,张文子寒


请相信我

两天前,拿到题目的那一刻,团队迅速锁定了D题和E题,但究竟该选哪一道,还是游移不定。D题要求制作一个简易电路特性测试仪,E题则是设计并制作一个基于互联网的信号传输系统。D题软硬件工作量差不多,而E题软件的工作量更大一些。“选E题吧,请你们相信我”,这时团队中负责软件的王中威站了出来,将责任压在了自己身上。


这个时刻也许从组队的那一天起就已经注定。2019年3月,经过2轮选拔考试后,从小学就酷爱编程的王中威毫无悬念地进入了西安电子科技大学通信工程学院院实验室,这离他冲击国赛一等奖的目标又近了一步,但这时他还是孤家寡人。按照常理,所有参赛队员都希望能有个大佬带,这样备赛的底气也会充足不少,王中威也不例外。但环顾四周,很多团队都是2018年 TI 杯省赛时的原班人马,有实力的大佬们都早有归属。更为严峻的是,他平时偏慢热的性格导致全实验室一个人也不认识,更增加了组队的难度。这时同样刚刚进入实验室、谁都不熟悉的刘攀找到他,表明了想做队友的愿望。不久之后同样是实验室新人的谷怡洁也加入到了队伍中。于是,这个“剩男剩女三人组”成立了。


但从哪个角度看上去,这都不是一个完美组合。论默契,与相互了解后双向选择的队伍相比,他们在建队之初彼此间的熟悉度几乎为零;论经验,与身经百战、动辄备赛1、2年的参赛队伍相比,他们三人的备赛期将只有半年;论个人实力,王中威之前从未接触过电子,而刘攀和谷怡洁在备赛之前,没有对电子的狂热喜爱,也没有对动手的浓厚兴趣。


但是他们自身的优势或者说是特点又很明晰。王中威对软件有足够的自信,他对软件编程的热爱更多是植根于骨子里的。从小学二年级开始喜欢上编程,并在主动报了一个相关的兴趣班后一发不可收拾。中学后更是一有时间就抓住机会自学编程相关的内容,在高中时还接触到了 TI 彩色图形计算器,并在上面成功运行了自己编写的C语言程序实现一些游戏的效果。而大学不用说更为他提供了充分修炼程序的环境。


刘攀和谷怡洁不但有大学三年积累的理论知识和备战国赛的信心,还有着女孩子特有的认真和勤奋,加入实验室之后,跟着老师的培训课一周一道题目,把训练题中用到的模块做了个遍。在老师的大力推荐下,她们开始了解并使用 TI 芯片(放大器、比较器等)和开发板等,并利用 TI 官网申请了各种样片。同时,她们还通过全国大学生电子设计竞赛培训网观看了相关的培训视频,当看到自己不熟悉的知识时,就认真地记下来,在之后的设计中注意。就这样,半年下来,两个女孩的设计能力提高不少,但毕竟准备的时间还太短,与已专注于硬件设计1-2年的人相比,还有一些差距。好在国赛不是单打独斗的角斗场,而是综合实力的比拼。在几个月的备赛过程中,三个人的默契度和配合度渐入佳境。


王中威在国赛中之所以会建议E题,是由于和团队一起经历了陕西省工科高校校际联赛、赛前模拟练习等,深知电路调试工作的繁琐,有时为了更换一个滤波器,往往就会耗费很久的时间。与E题相比,D题对硬件电路的要求很高,万一遇到问题调试过不去,整个队伍很容易就会发生心理崩盘。选择E题意味着更重的任务落在了王中威身上,但是避开短处、发挥长处才是最聪明的做法,之前曾发生的一幕让团队心有余悸。


不完美的开局

那是5月31日早8:00~6月1号晚8:00,陕西省工科高校校际联赛之际,2天1夜的限时实战项目,刚好可以当作国赛前的演练。当时团队的技术水准还在快速提升中,但已经找到了三人一体同心的感觉。


最初,在得到了王中威的“收容”后,刘攀主动坐到了他的邻座,她觉得这位个子高高、话不多的男孩儿实在太高冷了,大多数时间喜欢一个人对着电脑写代码,几乎很少和人交流。好在每周一道的个人训练题,让彼此间会有一些共同的话题。她在软件方面遇到问题,王中威会主动过来帮忙,而她也会将自己找到的一些硬件设计方面的参考资料分享给王中威,有时还帮他焊焊电路,因为某人“不屑于”在这上面花费时间。就这样慢慢熟悉之后才发现,这个原本不熟悉都不理你的男生,在逐渐变暖,不但编程之余话多了一些,而且各方面考虑问题还很周到。当他把你当成“自己人“后,就会各方面”力挺“你。随着5月谷怡洁的加入,团队成员之间的合作更密切了。其实之前刘攀和谷怡洁在学校运动会的团体操项目中就认识了,结果到了实验室才发现:呀,你也在!刚好组队又走到了一起且同样做硬件,俩人的沟通愈发多了起来,自然分工的时候也比较顺畅。


任务来了,大家就一起确定实现方案,王中威负责软件,刘攀和谷怡洁考虑硬件,根据自己擅长的部分,各自承担一定数量的模块,最后再搭建起整个系统。遇到有人调不出来的情况,先调出来的人也会及时过去帮忙。偶尔遇到有一套硬件需要调试的情况下,就等一个人做累了,另外一个人继续接着做。甚至有时专攻软件的王中威也会来帮忙,在两个女孩的心目中他已经变成了不折不扣的“暖男”。但有一个时刻例外,那就是王中威代码调不出来的时候,如果这时找他讨论问题,他的态度就很容易“崩”。最开始性格随和的刘攀和谷怡洁搞不清状况,还有些生气,后来慢慢摸到了规律,“如果你问他两声,他没有说话,并且一直板着脸的话,我们就自动不问了,”刘攀说。慢慢地,彼此的脾气秉性也了解了不少,习惯了王中威可以在“暖男“和”冷男“两种模式间自由切换。


而陕西省工科高校校际联赛则加深了他们对团队特点的认知。题目只有一道:可控输出电流和频率的正弦交流电流源。这个题目对硬件的要求比较高,主要考察恒流源、恒压源电路的掌握和功放芯片的合理选择和使用。方案确定后,刘攀和谷怡洁就开始搭硬件,王中威同步设计软件。但由于总方案定得不理想,硬件电路搭建过程出现了很多未知的问题,导致当晚不得不熬夜调试硬件。而平时口口声声主张熬夜最没效率的王中威,在完成了自己的设计后,由于不放心,也是为了给队友更多的鼓励,硬是陪着两个女孩熬了整整一宿。直至第二天下午,硬件电路才基本成型,这时留给软硬件联合调试的时间也就剩2、3个小时了。时间紧、任务重,再加上熬夜之后奇差无比的状态,成绩也就可想而知了。这之后,王中威就告诉自己:不能再给两位队友太大压力,自己要承担更多的责任,另外就是:国赛时绝对不能再熬夜了。谁知人算不如天算,他的第二个想法不但被打破了,而且是非常彻底。


我就是大佬

国赛赛场上,在大家达成共识选择E题后,三人迅速确定了实现方案:采用三块 FPGA作为主控单元完成基于互联网的信号传输系统,A、B两块发送模块以10MSPS进行ADC模数转换,根据测频结果对信号组帧后,利用 TCP 协议以千兆速率实现可靠传输。在接收端C解析后,利用频率信息与时钟频率差进行相位补偿,再以10MSPS进行DAC数模转换,经四阶巴特沃斯低通滤波器和THS3091构成功放送出,以满足题目负载要求。


就E题而言,软件部分的工作是大头,根据项目需要,王中威把自己4天3夜的工作进行了分解,并规划了进度表。第一天进展顺利,按照计划完成了FPGA的PL层设计,当晚12点从容回宿舍睡觉,并在第二天早上6点59分被队友“残忍”叫起。但第二天下午,发现设计工具实现的DMA操作未能符合预期,尝试了很多办法都调不出来,急火上升的王中威不得不熬夜解决问题。


虽然方案是以软件为主,但实际做起来,硬件部分的内容也不算少。题目要求是双路信号,所以硬件电路的设计包括AD模块、DA模块、频率计、无源滤波器、放大器全部都是双份。“一个频率计电路就得调整半天,还得在50 欧姆下,再生输出 A 和 B 两个终端采集的信号,这就提高了放大器的要求,其间选型、调试和设计,又会耗费不少的时间,” 王中威谈起硬件电路设计的难度时也头头是道,可见他把队友的工作全都看在了眼里。所幸这些模块在备赛的过程中都接触过,刘攀和谷怡洁在第3天凌晨时把硬件电路搭建好了。


于是在那个凌晨三点钟的实验室走廊,当两个女孩在搭完电路后吃泡面时,因进程受阻而焦头烂额的王中威也加入其中。谷怡洁和刘攀没法从技术上进行支持,只能让他多吃几口,并告诉他,他这么强的人一定能解决。托队友的吉言,王中威最后采用了一个折中的方案,将原来的2个DMA写数据调整为1个DMA写数据,问题算是暂时解决了。


谁知刚解决完软件问题,硬件又遇到了麻烦。在第三天联调的时候,滤波器又出现了问题,最初的方案是有源滤波器+放大器,但以此实现题目要求的指标,需要增益带宽积很大的芯片,而当时团队手头并没有这样的芯片,只能调整为LC无源滤波器+放大器的方案。傍晚时分,之前整夜未眠的王中威实在撑不住了,提出睡1、2个小时然后让队友去叫他,于是就出现了本文开头怎么叫都叫不醒的那一幕。但毕竟有任务在身,没过一会儿他就自己醒了。


示波器的调整又消耗了整整一夜,王中威因为要配合硬件进行联调,又没有合眼。连续两天的不眠不休,还要让大脑动力全开,这对很少熬夜的王中威着实是个不小的挑战,以至于在完赛前的最后几个小时,他感觉已经精神迷离,无法再进行进一步的优化了。


团队最终成形的设计中采集端同时采集信号和频率信息用于还原,使用等精度测量法保证了测量精度。选用65MSPS的ADC,结合FPGA和ARM A9处理器完成了采集端。还原端选择了同样的FPGA,驱动125MSPS的DAC,后级选择了高压摆率,高驱动电流的运放。很多选择了E题的队伍,采用实时传输方案而不是检测波形的都是类似的结构。测试结果:可以完成0.1Hz-2MHz的采集和还原,对于1-5Vpp、频率小于2MHz的输入信号,输出信号幅度与输入信号幅度差小于2%,时延差小于2us,都超过题目要求,于是封箱完赛。


这就是团队啊!

前所未有的付出得到了实至名归的国赛一等奖,但他对自己还不够满意,觉得其实自己的软件设计还可以进一步提高,那样甚至可以去冲击 TI 杯了。最终王中威依靠自己的实力和拼博带领团队成了大佬,他将这个结果归结于根据团队的特点和题目的难度作出的正确选择, 


一位高冷心热的程序高手和两位随和且努力的硬件设计女孩,也许这并不是传统意义上的战斗团队,但正是凭着队友间的信任与帮助,他们顺利走上了国赛一等奖的领奖台。这个团队与其他团队最大的不同在于三个人在一起时语言交流不多,当然主要是由于王中威的缘故。虽然两个女孩之间会互叫昵称,但王中威始终坚持公事公办式的全名。他们的亲密无间和相互支持从来不是通过直白地表达更多的是“你去睡个觉吧”或“放着,我来!”。对于这种”一切尽在不言中”的感觉,刘攀和谷怡洁也早已感受到了这份默契,也只有她们知道这个别人眼中的“冷男”其实是个真正的“暖男”。


经历了国赛,在对的年龄,遇到若干可爱的人,一起并肩作战、为梦想打拼的感觉真好。就在几个月前,觉得数电、模电理论知识深奥学不透的刘攀,现在已经喜爱上了电子设计,并发现自己其实在这方面还挺擅长的。“很多书本上的知识一下子变成了现实,感觉这些知识不再那么冷冰冰,”谷怡洁也坚定了自己继续在电子方面深造的决心。王中威则在获得国一后,肆意地玩了整整一个月以前想玩但没时间玩的游戏,并也开始设计一些硬件电路,达成了童年拆拆卸卸电子产品时萌发的想要自己设计产品的梦想。


这都要归功于,他们几个月前那次并不完美的组队,在对的时间遇到了对的人。