Minu visiitkaardil töötab Linux

Artikli tõlge blogis insener George Hilliardilt

Klõpsatav

Mina olen sisseehitatud süsteemide insener. Vabal ajal otsin sageli asju, mida saaks tulevaste süsteemide projekteerimisel kasutada, või midagi minu huvide valdkonnast.

Üks selline valdkond on odavad arvutid, mis toetavad Linuxit, ja mida odavam, seda parem. Seetõttu süvenesin ma tõeliselt vähemtuntud protsessorite maailma.

Mõtlesin: "Need protsessorid on nii odavad, et neid võiks lausa tasuta jagada." Peagi tuli mul mõte luua Linuxi toega paljas kaart visiitkaardi formaadis.

Kuna ma sellest mõtlesin, olin kindel, et see oleks väga lahe teostada. Olin juba näinud elektronilisi visiitkaarte, kuni sellestmillel olid erinevad huvitavad funktsioonid, nagu mälukaardite emuleerimine, LEDide vilkumine või isegi juhtmeta andmete edastamine. Siiski ei olnud ma kohanud visiitkaarte, mis toetaksid Linuxit.

Nii et ma tegin endale sellise.

See on valmis toote versioon. Täisväärtuslik minimaalne arvuti ARM-il, millel töötab minu spetsiaalne Linuxi versioon, loodud Buildrooti abil.

Üksuses on USB-port. Kui seda arvutiga ühendada, käivitub ta umbes 6 sekundiga ja seda nähakse nagu mälukaarti ja virtuaalset seeriaporti, mille kaudu saab kaardile siseneda. Mälukaardil on README fail, koopia minu CV-st ja mõned minu fotod. Shellis on mitu mängu, Unix'i klassika nagu fortune ja rogue, väike versioon mängust 2048 ja MicroPython'i tõlk.

Kogu see teos on tehtud väikese 8 MB mälukiibi abil. Toite allikas mahtus 256 KB-sse, tuum võtab 1,6 MB ja kogu juurt failisüsteem – 2,4 MB. Seepärast jääb virtuaalsele mälukaardile palju ruumi. Seal on ka kirjutamiseks avatud kodudirektor – kui keegi teeb midagi, mida soovib salvestada. Ka see salvestatakse mälukiibile.

Kogu seade maksab vähem kui 3 dollarit. See on nii odav, et seda võiks jagada. Kui sa said minult sellise seadme, tähendab see, et ma tõenäoliselt üritan sind muljet avaldada.

Projeteerimine ja kokkupanek

Kavandasin ja kokkupanin kõik ise. See on minu töö, ja ma naudin seda; enamus raskustest seisnes piisavalt odavate osade leidmises sellise hobi jaoks.

Protsessori valimine oli kõige olulisem otsus, mis mõjutas projekti maksumust ja teostatavust. Pärast aktiivset uurimist valisin F1C100s, suhteliselt vähe tuntud odavate komponentide tootja Allwinneri protsessori, mis oli optimeeritud kulude osas (st uskumatult odav). Ühes korpuses on nii RAM kui ka CPU. Ostsin protsessorid Taobaost. Kõik ülejäänud komponendid on ostetud LCSC-lt.

Tellijad tellisin JLC-st. $8 eest tehti mulle 10 eksemplari. Nende kvaliteet on muljetavaldav, eriti sellise hinna eest; nad ei ole nii ideaalsed kui OSHPark, kuid siiski näevad head välja.

Esimene partii oli mattmust. Need nägid ilusad välja, kuid olid väga määrduvad.

Esimese partii puhul oli paar probleemi. Esiteks, USB-konnektor ei olnud piisavalt pikk, et kindlalt igasse USB-porti istuda. Teiseks, mälukiibi rajad olid vale kujundusega, aga ma lahendasin selle, kummardades kontakte.

Pärast kõike töö kontrollimist tellisin ma uue partii plaate; ühte neist näete artikli alguses.

Kuna kõik need väiksed komponendid on nii väikesed, otsustasin kasutada sulamispunkti solderdamist [reflow solder] odava pliidi abil. Mul on ligipääs lasergraveerijale, seega lõikasin sellega lamineerimise filmist solderdamise šablooni. Šabloon tuli üsna hästi välja. Protsessori kontaktide augud, mille läbimõõt on 0,2 mm, nõudsid erilist tähelepanu kvaliteetseks valmistamiseks – kriitiliselt oluline oli õigesti fokuseerida laser ja valida selle võimsus.Plaadi hoidmiseks pastade pealekandmise ajal on hästi sobilikud teised plaadid.

Kandsin peale solderdamise pastat ja paigaldasin komponente käsitsi. Ma hoolitsesin selle eest, et protsessi ei kasutataks ühtegi pliidi, – kõik plaadid, komponendid ja pasta vastavad

RoHS standardile – et mul ei oleks süümepiinu, kui ma neid inimestele jagan. Selle partii puhul tegin ma mõned vead, kuid solderdamise pasta andis vead andeks ja kõik kokkusobitus normaalselt.

Iga komponendi paigaldamiseks kulus umbes 10 sekundit, seega proovisin nende arvu minimeerida. Täiendavate üksikasjade kohta kaardi projekteerimisest võite lugeda mu teises

üksikasjalikus artiklis Materjalide loetelu ja kulud.

Kaupade loetelu ja kulud

Ma järgin ranget eelarvet. Visiitkaart tuli selline, nagu ette kujutasin – ma ei kahetse selle jagamiseks! Loomulikult ei hakka ma seda igaühele jagama, kuna iga eksemplari valmistamine võtab aega, ja mu aeg ei lisandu visiitkaardi hinnale (see on nagu tasuta).

Komponent
Hind

F1C100s
$1.42

PCB
$0.80

8MB flash
$0.17

Kõik ülejäänud komponendid
$0.49

Kokku
$2.88

Muidugi on veel kulusid, mida on keeruline arvutada, näiteks kohaletoimetamine (sest see jaotub komponentide vahel, mis on mõeldud mitme projekti jaoks). Kuid Linuxi toetava plaadi puhul on see kindlasti väga odav. Samuti annab see jaotus hea ülevaate, kui palju maksab ettevõtetele madala hinnaklassi seadmete tootmine: võite olla kindel, et see maksab neile veelgi vähem kui mulle!

Võimalused

Mis ma oskan öelda? Kaart laeb väga kärbitud Linuxi 6 sekundi jooksul. Formaadi ja hinna tõttu ei ole kaardil I/O-d, võrgu tuge ega tõsist salvestusruumi raskete programmide käivitamiseks. Sellegipoolest suutsin ma süstida tarkvarapildile palju huvitavat.

USB

USB kaudu sai mõelda palju huvitavat, kuid valisin kõige lihtsama variandi, et inimestel oleks suur tõenäosus, et see töötab, kui nad otsustavad proovida mu visiitkaarti. Linux võimaldab kaardil käituda nagu "seade", millel on tugi Gadget Framework. Mõningaid draivereid võtsin varasematest projektidest, mis kasutasid seda protsessorit, seega on mul ligipääs kogu USB gadget framework'i funktsionaalsusele. Otsustasin simuleerida eelnevalt genereeritud USB-mälupulka ja anda juurdepääsu juhtimispaneelile virtuaalse seerianumbri kaudu.

Kest

Pärast root-kasutajana sisselogimist seeria terminali saab käivitada järgmised programmid:

• rogue: klassikaline Unix'i seiklusmäng, mis räägib kaevandustest;
• 2048: lihtne 2048 mäng konsoolirežiimis;
• fortune: erinevate uhkete tsitaatide väljastamine. Otsustasin siia mitte kõiki tsitaate lisada, et jääks ruumi teistele funktsioonidele;
• micropython: väga väike Python'i tõlk.

Flash Drive'i emulatsioon

Kompileerimise ajal genereerivad kogumise tööriistad väikese FAT32 pildi ja lisavad selle ühe UBI partitsioonina. Linuxi gadget-subsüsteem esitleb seda PC-na seadmena.

Kui teid huvitab, mida USB-mälupolt sisaldab, siis kõige lihtsam on sellega tutvuda allikakoodidega. Seal on ka mõned fotod ja mu CV.

Ressursid

Allikakoodid

Mu Buildroot'i puu on üles laaditud GitHub'i — thirtythreeforty/businesscard-linux. Seal on NOR-mälupildi genereerimise kood, mis installitakse läbi USB laadimisrežiimi protsessoril. Seal on ka kõik mängude ja muude programmide paketide määratlused, mille ma Buildroot'i lisasin pärast seda, kui kõik töötas. Kui soovite kasutada F1C100s oma projektis, on see suurepärane lähtepunkt (ärge kartke küsimusi küsida).
Ma kasutasin suurepäraselt teostatud projekt Linux v4.9 F1C100s jaoks, mille autor on Icenowy, natuke muudetud. Mu kaardil töötab peaaegu standardne v5.2. See on GitHub'is — thirtythreeforty/linux.
Arvan, et mul on sel päeval maailma parim U-Booti port F1C100s jaoks, ja see põhineb osaliselt Icenowy tööl (ootamatult, U-Booti käitmine õigesti osutus väga keeruliseks ülesandeks). Samuti on saadaval GitHub'is — thirtythreeforty/u-boot.

Dokumendid F1C100s-i kohta

Leidsin üsna nappe dokumente F1C100s-i kohta ja joonisin selle siia:

• Allwinner F1C100s andmeleht – üldine teave ja pinout.
• Allwinner F1C600 kasutajajuhend – registeride määratlused F1C600 jaoks, mis tegelikult on sama, mis F1C100s, kuid ümber nimetatud näiliselt Linuxi toe jaoks (ha!).
• Olen aktiivselt kasutanud teavet Sipeed’s Lichee Nano – arendusplaat, mida kasutasin tarkvara seadistamiseks.

Küsimisel jagan ma mu projekti skeemi.

Kokkuvõte

Ma õppisin selle projekti arendamise käigus palju – see on mu esimene projekt, kus kasutasin ahju pliidi sulamispuhastamiseks. Samuti õppisin leidma ressursside kohta, millel on halb dokumentatsioon.

Kasutasin oma varasemaid kogemusi sisseehitatud Linuxi ja trükkplaatide arendamisega. Projekt ei ole ilma puudusteta, kuid demonstreerib hästi kõiki mu oskusi.

Neile, kes on huvitatud lisainfost sisseehitatud Linuxi kohta, soovitan lugeda minu artiklite seeriat: Mastering Embedded Linux. Seal räägin ma detailselt, kuidas luua tarkvara ja riistvara nullist väikestele ja odavatele Linuxi süsteemidele, mis sarnanevad sellele minu visiitkaardile.

Allikas: habr.com