如何编写优质的需求文档

编写需求文档，在嵌入式开发领域是非常普遍的。需求文档被用来定义开发任务，协调大规模的研发计划。对于最终的产品，需求文档扮演着

开发者行为和消费者行为之间沟通纽带的角色。当需求文档书写正确的时候，便可以发挥巨大的作用。然而，如果你在嵌入式开发领域工作的

时间足够长，你就会很快发现，这个领域里不合格的需求文档实在是太多了。当你尝试对这些不合格的文档进行修复时，你又会很快发现，书

写正确的需求文档绝非易事。在这里，我们提出一些建议，希望能将书写正确需求文档这件事情变得清晰一些。

从较高的层次来看，书写需求文档的目的就是要提供对所需行为的有效描述。该所需行为可用一个黑盒系统描述，并需要注意以下细节：

    工程师可以根据系统所说进行实现
    测试人员，在不与开发人员沟通的前提下，可以利用满足硬件要求的设备验证需求。
    最终产生的成果满足终端用户的要求。

    黑盒测试

书写优质的需求文档：

最基本的原则是：需求文档应当尽量简洁，用最易懂的描述来约束系统的预期行为。如果你遵循这个原则，剩下的那些重要因素（可测试

性、避免过度设计等等）都将变得顺理成章。

列举一下更详细的规则，通常会更有帮助。下面是书写优质需求文档需要遵循的步骤：

1. 定义系统的边界。这也是黑盒系统所必要的。

2. 定义输入和输出。这也应当是你看待内部系统的唯一方式。

3. 用最易懂的方式描述系统的预期行为

4. 除了输入和输出之外，你的需求是不是还涉及了系统的其他部分？如果是，那么你的需求就设计过度了。重构需求，让它变得精简。

5. 你的需求是不是过于模棱两可？加入更多的限定规范。注意：有些模棱两可的描述并不是坏事，假设描述所包含的所有情况均可被接

受，且测试的时候不需要附加的信息加以说明，那么就没关系。你不需要（也不应该）把系统的行为限制得过头。

6. 你的需求是否可测试？（这里指的是黑盒测试）如果不是，你最好返回到第 4 步。如果这种返工发生很多次，那就说明你的黑盒无法

正确描述系统，或者你的测试工具不够优秀。无论是哪种情况，不可测试的需求文档几乎就是一文不值的。

7. 你的需求文档通俗易懂么？如果你的需求文档非常难以读懂，那就说明你写得不好，只能给那些照着你的需求负责实施的人带来无尽

的痛苦。如果是这样，回到第 3 步。

8. 你是不是真的做到了第 4 步？你确认么？再检查一下。

例子：下面的例子，让我们描述一个自制的嵌入式设备的需求，这个设备能从弯曲传感器上读取弯曲的频率，并根据不同的频率值让一个

LED 闪烁。

显然，我们已经完成了步骤 2 和步骤 3 了!

· 输入：从弯曲传感器读取数据。

· 输出：LED。

但是我们跳过了步骤1：

· 在这个例子里，我们将把黑盒画到设备的微处理器上。

让我们继续往下进行,

第四步：除了输入和输出以外，我们是否还涉及了其他的系统边界？

· 微处理器并不关心从弯曲传感器读取什么样的数据，从处理器的角度来看，仅需要做的是测量 ADC 脚的电压而已。

· LED 仅由数字输出脚控制。

下面，让我们来修正这个问题：

第 0 版本的需求：

1. 该设备应当根据 ADC 脚的不同频率的电压，来切换数字输出端的状态。

第五步: 需求写模棱两可么?

恩，我们的描述太模棱两可了.输出端切换的速度要多快? 跟电压的关系如何? 输入电压的范围是多少? 让我们加一些更细节的描述吧:

版本0.1

1. 输出端应当由一个自由活动的定时器进行控制

2. 自由运行定时器的频率最高不得高于每秒 10 次，不得低于每秒 1 次.

3. 自由运行定时器的触发频率应当在最高和最低值之间呈线性变化，并与 ADC 端的输入电压成正比.

4. ADC 端的输入电压应当每 100 毫秒读取一次

5. 当 ADC 端的输入电压端被读入时，控制自由运行定时器周期时间的注册值也应当被更新.

6. ADC 输入端的电压有效范围应当被控制在 0 到 1 伏之间.

第六步: 你的需求是可测试的么?

· 首先，自由运行的定时器在这里不需要提及. 因为对它基本上无法进行黑盒测试，它既不是输入也不是输出，而且跟这两者也没有什么

联系。

让我们用“数字输出端变化的频率应控制在每秒 10 次和每秒 1 次之间”来代替自由运行定时器的测试标准。

· 对于上述的第四条需求，可能需要一些小修改才能作为测试标准。让我们用“ADC 端的输入电压应当保证在每 100 毫秒内至少被读取

一次”来加以描述，这样的描述能让我们预期的测试行为显得更加通俗易懂。

· 需求的第五条也需要一些小修改。我们如何才能检测电压的输出范围是在 0 到 1 伏之间呢？ 总不能给个 2 伏的电压，然后看看元器件

有没有被烧毁吧？

那么，说“检验系统在 ADC 端输入电压为 1 到 2 伏之间的时候，工作是否正常”，这样就检验就容易多了。需求描述应当是“正面”的，

应当描述设备“应该”的行为，而不是设备“不应该”的行为。否则的话，测试将会无法进行。

版本0.2

1. 数字输出端的切换频率应当控制在每秒 10 次到每秒 1 次之间

2. 数字输出端的切换频率应当在最大值和最小值之间呈线性变化，并与 ADC 端的输入电压成正比

3. ADC 端的输入电压应当保证在每 100 毫秒内至少被读取一次

4. 检验当 ADC 端的输入电压范围在 0 到 1 伏之间的时候，系统工作是否正常

第七步：你的需求是否通俗易懂？

相比于我们原来的描述：“根据弯曲传感器的输出不同频率来控制 LED 闪烁”，我们上面的那些需求描述显得难以阅读和理解。

我发现，让需求文档变得通俗易懂，最简单办法莫过于，把过于细节的东西抽取出来，然后以条目的形式单独定义。

版本1

1. 弯曲传感器应当保证至少在 100 毫秒内读取一次数据（放到注释单独列出）

2. 切换 LED 的状态，使其与弯曲传感器的读数保持一致

3. 当弯曲传感器的读数为 1 伏特时，LED 状态切换的次数应当保持在平均一秒十次；当传感器的读数为 0 伏特时，LED 的切换次数应

保持在一秒 1 次。

定义：

· 弯曲传感器：输入电压位于 ADC 的X端。安全电压范围为 0 到 1 伏特（放到注释单独列出）

· LED 状态：数字状态由Y端输出

这样就好多了（尽管还不完美）。这些需求通俗易懂，不涉及到系统内部实现，且易于测试。对于系统行为的限定也仅仅限于需要做什么

，点到为止。（例如，对弯曲传感器的采样频率，在实现上也可以更高，只要不产生非预期行为，一切都可以）。

编写需求就仿佛是在大脑中构建软件的过程。因此要重于实作