Minu visiitkaardil töötab Linux

Artikli tõlge blogist insener George Hilliardi

Klika

Olen sisseehitatud süsteemide insener. Vabal ajal otsin sageli, mida võiks kasutada tulevaste süsteemide projekteerimiseks, või midagi, mis on minu huvide valdkonnast.

Üks sellistest valdkondadest on odavad arvutid, mis suudavad toetada Linuxit, ja mida odavam, seda parem. Seetõttu süvenesin ma vähe tuntud protsessorite sügavasse küüslauku.

Mõtlesin: "Need protsessorid on nii odavad, et neid võiks praktiliselt tasuta jagada." Ja mõne aja pärast tuli mul idee teha Linuxi alusel paljas kaart visiitkaardi formaadis.

Niipea kui ma sellele mõtlesin, otsustasin, et see oleks väga lahe teostada. Olen juba näinud elektronilisi visiitkaarte kuni selle, millel on erinevad huvitavad võimalused, näiteks mälukaartide emuleerimine, tuled, mis vilguvad, või isegi andmete edastamine juhtmeta. Kuid visiitkaarte, mis toetaks Linuxit, ma ei ole kohanud.

N nii ma tegime endale sellise.

See on toote lõplik versioon. Täisfunktsionaalne minimaalne arvuti ARM-i peal, millel töötab minu spetsiaalne Linuxi versioon, mis on loodud Buildrooti abil.

Nurgas on USB-port. Kui ühendate selle arvutiga, laadib see umbes 6 sekundiga ja see kuvatakse nagu mälukaart ja virtuaalne seerianumber, mille kaudu saab siseneda kaardi shelli. Mälus on README fail, koopia minu elulooks ja mõned minu fotod. Shellis on mitmeid mänge, Unix klasikalised mängud nagu fortune ja rogue, väiksem versioon mängust 2048 ja MicroPython interpreter.

Kõik see on tehtud väga väikese 8 MB mäluchiipiga. Käivitaja mahub 256 KB-sse, kernel võtab 1,6 MB ja kogu juurefailisüsteem 2,4 MB. Seega jääb virtuaalsele mälukaardile palju ruumi. Seal on ka kirjutamiseks ligipääsetav kodukaust – kui keegi teeb midagi, mida soovib salvestada. Kõik see salvestatakse ka mäluchipi peale.

Kogu seade maksab alla 3 dollari. See on piisavalt odav, et seda saaks tasuta jagada. Kui saate minult sellise seadme, tähendab see tõenäoliselt, et ma üritan teid muljet avaldada.

Projekteerimine ja kokkupanek

Projekteerisin ja kogusin kõik ise. See on minu töö ja mulle see meeldib, ja suur osa raskustest seisnes piisavalt odavate komponentide leidmises selliseks hobiks.

Protsessori valimine oli kõige tähtsam otsus, mis mõjutas projekti hinda ja teostatavust. Pärast aktiivset uurimistulemuste analüüsi valisin F1C100s, Allwinneri tootmises oleva suhteliselt vähetuntud protsessori, mis on hinna poolest optimeeritud (st üliodav). Ühes korpuses asuvad nii RAM kui ka CPU. Ostsin protsessorid Taobaost. Kõik teised komponente soetasin LCSC-lt.

Plaate tellisin JLC-lt. 8 dollari eest tehti mulle 10 koopiat. Nende kvaliteet on muljetavaldav, eriti selle hinna eest; nad ei ole nii korralikud kui OSHParki omad, aga siiski näevad head välja.

Esimese seeria tegin mattmustaks. Need nägid ilusad välja, kuid olid väga määrduvad.

Esimese seeriaga olin silmitsi paariprobleemidega. Esiteks, USB-pistik oli liiga lühike, et usaldusväärselt mistahes USB-portidesse sobida. Teiseks, mälurajad olid valesti tehtud, kuid ma ümbersuunasin selle, painutades kontakte.

Kontrollides kõik tööle, tellisin uue partiiplaneeringu; foto ühest neist on näha artikli alguses.

Kuna kõikide nende väikeste komponentide suurus on väike, otsustasin kasutada jootmist pehmendamise meetodil [reflow solder] koos odava ahjuga. Mul on juurdepääs laseriga lõikusele, seega lõikasin selle jaoks laminaatori kilest jootmisšablooni. Tuli saadud šabloon piisavalt hea. Protsessori kontaktide aukude diameeter oli 0,2 mm, mis nõudis erilist tähelepanu kvaliteetses valmistamises – kriitiliselt oluline oli laser õigesti fookusse seadistada ja selle võimsust õigesti valida.

Plaadi hoidmiseks pastade määrimisel sobivad hästi teised plaadid

Kandsin jootmispastat ja paigaldasin komponente käsitsi. Olin mures, et kuskil protsessi käigus ei kasutata pliid – kõik plaadid, komponendid ja pasta vastavad standardile RoHS – et mu südametunnistus ei piinanud mind, kui jagan neid inimestele.

Selle partii puhul tegin veidi viga, kuid jootmispasta andestab vead ja kõik sai korralikult kokku pandud.

Iga komponendi paigutamiseks kulus umbes 10 sekundit, seega üritasin nende arvu võimalikult madalana hoida. Rohkem detaile kaardistamise kujundamise kohta saab lugeda minu teises detailsem artiklis.

Materjalide loend ja hind

Ma pidin ranget eelarvet. Visiitkaart tuli selline, nagu plaanisin – ma ei kahetse selle jagamist! Loomulikult ei kavatse ma seda kõigile jagada, kuna iga eksemplari valmistamiseks kulub aega, ja minu aeg kaardihinna sisse ei arvata (see on nagu tasuta).

Komponent
Hind

F1C100s
$1.42

PCB
$0.80

8MB flash
$0.17

Kõik teised komponendid
$0.49

Kokkuvõttes
$2.88

Muidugi on veel kulusid, mida on raske arvutada, näiteks saatmine (kuna see jagunes komponentide vahel, mis on mõeldud mitme projekti jaoks). Kuid Linuxi toetava plaadi puhul on see kahtlemata üsna odav. Samuti annab see jagamine hea ülevaate, kui palju maksab ettevõtetele madalaima hinnaklassi seadmete valmistamine: võite olla kindel, et ettevõtetele on see veelgi odavam, kui mulle!

Võimalused

Mida öelda? Kaart laadib väga kärbitud Linuxi 6 sekundi jooksul. Formaadi ja hinna tõttu ei ole kaardil I/O-d, võrgu tuge ega tõsist salvestusmahtu raskete programmide käivitamiseks. Siiski õnnestus mul jaotisesse laadida palju huvitavat.

USB

USB abil oleks saanud palju huvitavat välja mõelda, kuid valisin kõige lihtsama variandi, et inimestel oleks suure tõenäosusega kõik töötaks, kui nad otsustavad proovida mu visiitkaarti. Linux võimaldab kaardil käituda nagu 'seade' toetamisel Gadget Framework. Mõned draiverid võtsin varasematest projektidest, mis hõlmasid seda protsessorit, seega on mul juurdepääs kogu USB gadget framework'i funktsionaalsusele. Otsustasin emuleerida ettevalmistatud mälupulka ja anda juurdepääsu keskkonnale läbi virtuaalse seeria porta.

Käsurea liides

Pärast juurdepääsu saamist kasutajanimega root võivad järjestikuse konsooli käivitada järgmised programmid:

• rogue: klassikaline Unix'i seiklusmäng kaevanduste teemal;
• 2048: lihtne 2048 mäng konsooli režiimis;
• fortune: erinevate uhkete ütluste kuvamine. Otsustasin siia mitte lisada kogu tsitaatide baasi, et jääks ruumi teistele funktsioonidele;
• micropython: väga väike Python'i tõlk.

Flash Drive'i emulatsioon

Kompilatsiooni ajal genereerivad ehitustooted väikese FAT32 pildi ja lisavad selle üheks UBI jaotamiseks. Linuxi gadget alamsüsteem esitleb seda PC-na seadmena.

Kui te olete huvitatud selle vaatamisest, mis mälupulgal on, siis on kõige lihtsam tutvuda allikakoodiga. Seal on ka mõned fotod ja minu CV.

Resursid

Algfailid

Minu Buildroot'i puu on üles laaditud GitHubi — thirtythreeforty/businesscard-linux. Seal on NOR-pilte genereerimise kood, mis installitakse protsessori USB allalaadimisrežiimi abil. Samuti on seal kõik mängude ja muude programmide paketide määratlused, mille ma Buildrooti lisasin pärast seda, kui kõik toimis. Kui soovite kasutada F1C100s oma projektis, on see suurepärane lähtepunkt (ärge kartke küsida minult küsimusi).
Olen kasutanud hästi teostatud projekt Linux v4.9 F1C100s jaoks autoriks Icenowy, natuke selle kohandatud. Minu kaardil töötab peaaegu standardne v5.2. See on üles laaditud GitHubi — thirtythreeforty/linux.
Ma arvan, et mul on tänaseks maailma parim U-Booti port F1C100s jaoks, ja see põhineb osaliselt ka Icenowy tööl (ootamatult, U-Booti tööle saamine osutus üsna ärritavaks ülesandeks). Samuti on saadaval GitHubis — thirtythreeforty/u-boot.

Dokumentatsioon F1C100s kohta

Leidsin üsna napid dokumentatsioonid F1C100s, ja panen need siia:

• Allwinner F1C100s Andmeleht – üldine teave ja pinout.
• Allwinner F1C600 Viidatud Käsiraamat – registeride määratlused F1C600 jaoks, mis on tegelikult sama F1C100s, kuid ümber nimetatud Linuxi toetuses (ha!).
• Ma olen aktiivselt laenanud teavet skeemilt Sipeed’s Lichee Nano – arenduspaneel, mida ma kasutasin tarkvara seadistamiseks.

Uudishimulikele laadisin üles oma projekti skeemi.

Kokkuvõte

Ma õppisin palju selle projekti arendamise käigus – see on minu esimene projekt, kus kasutasin sulatuspurgi jootmise. Samuti õppisin leidma komponente, mille dokumentatsioon on kehv.

Ma kasutasin oma olemasolevat kogemust sisseehitatud Linuxi ja plaadi arendamise alal. Projekt pole veatu, kuid näitab hästi kõiki minu oskusi.

Sisseehitatud Linuxi töö üksikasjadest huvitatud isikutele soovitan lugeda minu artiklite seeriat selle kohta: Mastering Embedded Linux. Seal räägin üksikasjalikult, kuidas luua tarkvara ja riistvara nullist väikesteks ja odavateks Linuxi süsteemideks, nagu see minu visiitkaart.

Allikas: habr.com