Визитката ми работи с Linux

Превод на статия от публикация в блога инженер Джордж Хилиард

Може да се кликне

Аз съм инженер на вградени системи. В свободното си време често търся нещо, което може да се използва при проектирането на бъдещи системи, или нещо от моите интереси.

Една такава област са евтините компютри, които могат да работят с Linux, и колкото по-евтини, толкова по-добре. Така че изрових дълбока заешка дупка от неясни процесори.

Помислих си: „Тези процесори са толкова евтини, че на практика могат да бъдат раздадени безплатно.“ И след известно време ми хрумна идеята да направя гола карта за Linux във форм фактор на визитка.

След като се замислих, реших, че ще бъде наистина страхотно нещо. Вече имам са виждали електронни визитки до то, и имаха различни интересни възможности, като емулиране на флаш карти, мигащи електрически крушки или дори безжично предаване на данни. Не съм виждал обаче визитки с Linux поддръжка.

Така че си направих такъв.

Това е завършената версия на продукта. Пълен минимален ARM компютър, работещ с моята персонализирана версия на Linux, изградена с Buildroot.

Има USB порт в ъгъла. Ако го свържете към компютър, той се зарежда за около 6 секунди и се вижда като флаш карта и виртуален сериен порт, през който можете да влезете в обвивката на картата. На флашката има файл README, копие от автобиографията ми и няколко мои снимки. Обвивката има няколко игри, Unix класики като fortune и rogue, малка версия на играта 2048 и интерпретатор на MicroPython.

Всичко това се прави с помощта на много малък 8 MB флаш чип. Буутлоудърът се побира в 256 KB, ядрото заема 1,6 MB, а цялата основна файлова система заема 2,4 MB. Следователно остава много място за виртуалната флашка. Има и домашна директория, която може да се записва, в случай че някой направи нещо, което иска да запази. Всичко това също се записва на флаш чип.

Цялото устройство струва по-малко от $3. Достатъчно евтино е, за да го подарите. Ако сте получили такова устройство от мен, това означава, че най-вероятно се опитвам да ви впечатля.

Проектиране и изграждане

Проектирах и сглобих всичко сам. Това е моята работа и я обичам и голяма част от предизвикателството беше намирането на достатъчно евтини части за хобито.

Изборът на процесор беше най-важното решение, засягащо цената и осъществимостта на проекта. След задълбочено проучване избрах F1C100s, сравнително малко известен процесор от Allwinner, който е оптимизиран като цена (т.е. адски евтин). И RAM, и CPU се намират в един и същи пакет. Купих процесори от Taobao. Всички останали компоненти са закупени от LCSC.

Поръчах платките от JLC. Направиха ми 8 копия за 10$. Качеството им е впечатляващо, особено за цената; не е толкова спретнат като този на OSHPark, но все пак изглежда добре.

Направих първата партида матово черна. Изглеждаха красиви, но се цапаха много лесно.

Имаше няколко проблема с първата партида. Първо, USB конекторът не беше достатъчно дълъг, за да се побере сигурно в USB портовете. Второ, флаш пистите бяха направени неправилно, но го заобиколих, като огънах контактите.

След като проверих дали всичко работи, поръчах нова партида платки; Можете да видите снимка на един от тях в началото на статията.

Поради малкия размер на всички тези малки компоненти, реших да прибягна до използване на запояване чрез препълване евтина печка. Имам достъп до лазерен нож, така че го използвах, за да изрежа шаблон за запояване от филма на ламинатора. Шаблонът се получи доста добре. Отворите с диаметър 0,2 mm за контактите на процесора изискваха специално внимание, за да се осигури висококачествено производство - беше критично правилното фокусиране на лазера и избор на мощността му.

Други дъски работят добре, за да задържат дъската, докато нанасяте паста.

Нанесох спояваща паста и позиционирах компонентите на ръка. Уверих се, че никъде в процеса не е използвано олово - всички платки, компоненти и паста отговарят на стандарта Съвместим - за да не ме мъчи съвестта, когато ги раздавам на хората.

Направих лека грешка с тази партида, но пастата за запояване прощава грешки и всичко вървеше добре

Позиционирането на всеки компонент отне около 10 секунди, така че се опитах да запазя броя на компонентите до минимум. Повече подробности за дизайна на картата можете да прочетете в друг моята подробна статия.

Списък на материалите и разходите

Придържах се към строг бюджет. И визитната картичка стана по предназначение - нямам нищо против да я подаря! Разбира се, няма да го дам на всички, тъй като отнема време, за да направя всяко копие, а моето време не се взема предвид в цената на визитната картичка (донякъде е безплатно).

компонент
Цена

F1C100s
$1.42

PCB
$0.80

8MB флаш памет
$0.17

Всички останали компоненти
$0.49

Общо
$2.88

Естествено, има и разходи, които са трудни за изчисляване, като например доставка (тъй като се разпределя между компоненти, предназначени за няколко проекта). Въпреки това, за платка, която поддържа Linux, определено е доста евтино. Тази разбивка също така дава добра представа колко струва на компаниите да произвеждат устройства в най-ниския ценови сегмент: можете да сте сигурни, че струва на компаниите дори по-малко, отколкото на мен!

Възможности

Какво да кажа? Картата зарежда много силно оголен Linux за 6 секунди. Поради форм-фактора и цената, картата няма I/O, мрежова поддръжка или някакво значително количество памет за изпълнение на тежки програми. Въпреки това успях да натъпча куп интересни неща в образа на фърмуера.

USB

Имаше много готини неща, които можеха да се направят с USB, но аз избрах най-простия вариант, така че хората да са по-склонни да го накарат да работи, ако решат да опитат моята визитка. Linux позволява на картата да се държи като "устройство" с поддръжка Рамка на притурката. Взех някои от драйверите от предишни проекти, които включват този процесор, така че имам достъп до цялата функционалност на рамката на USB притурката. Реших да емулирам предварително генерирано флаш устройство и да дам достъп до shell чрез виртуален сериен порт.

черупка

След като влезете като root, можете да стартирате следните програми на серийната конзола:

• rogue: класическа приключенска игра за пълзене в подземия на Unix;
• 2048: проста игра на 2048 в конзолен режим;
• богатство: изход от различни претенциозни поговорки. Реших да не включвам цялата база данни с цитати тук, за да оставя място за други функции;
• микропитон: Много малък интерпретатор на Python.

Емулация на флаш устройство

По време на компилация инструментите за изграждане генерират малко FAT32 изображение и го добавят като един от UBI дяловете. Linux Gadget Subsystem представя неговия компютър като устройство за съхранение.

Ако се интересувате да видите какво се появява на флаш устройството, най-лесният начин да направите това е като прочетете източници. Има и няколко снимки и автобиографията ми.

Ресурсы

Източници

Моето Buildroot дърво е публикувано в GitHub - thirtythreeforty/businesscard-linux. Има код за генериране на NOR флаш изображение, което се инсталира чрез USB режима за изтегляне на процесора. Освен това има всички дефиниции на пакети за игри и други програми, които бутнах в Buildroot, след като накарах всичко да работи. Ако се интересувате от използването на F1C100s във вашия проект, това би било чудесна отправна точка (не се колебайте задавай ми въпроси).
използвах красиво изпълнен проект Linux v4.9 за F1C100s от Icenowy, леко преработен. Моята карта работи почти стандартно v5.2. Има го в GitHub - thirtythreeforty/linux.
Мисля, че имам най-добрия порт на U-Boot за F1C100s в света днес и той също е отчасти базиран на работата на Icenowy (изненадващо, да накараш U-Boot да работи правилно беше доста разочароваща задача). Можете също да го получите на GitHub - тридесет и три и четиридесет/u-boot.

Документация за F1C100s

Намерих доста оскъдна документация за F1C100s и я публикувам тук:

• Allwinner F1C100s Лист с данни – обща информация и pinout.
• Allwinner F1C600 Справочно ръководство – регистрационни дефиниции за F1C600, който всъщност е същият F1C100s, но преименуван с декларирана Linux поддръжка (ха!).
• Активно съм заимствал информация от диаграмата от Lichee Nano на Sipeed – платката за разработка, която използвах за конфигуриране на софтуера.

Качвам го за любопитните. диаграмата на моя проект.

Заключение

Научих много по време на разработването на този проект - това беше първият ми проект, използващ пещ за запояване с препълване. Научих също как да намирам ресурси за компоненти с лоша документация.

Използвах съществуващия си опит с вграден Linux и опит в разработката на платки. Проектът не е без недостатъци, но показва добре всичките ми умения.

За тези, които се интересуват от подробности за работата с вграден Linux, предлагам да прочетат моята поредица от статии за това: Овладяване на вграден Linux. Там говоря подробно за това как да създавам софтуер и хардуер от нулата за малки и евтини Linux системи, подобни на моята телефонна карта.

Източник: www.habr.com