בכרטיס הביקור שלי פועל לינוקס

תרגום מאמר מ פוסט בבלוג המהנדס ג'ורג' היליארד

ניתן ללחוץ

אני מהנדס מערכות משובצות. בזמני הפנוי אני מחפש לעתים קרובות משהו שיכול לשמש בעיצוב מערכות עתידיות, או משהו מתחומי העניין שלי.

תחום כזה הוא מחשבים זולים שיכולים להריץ לינוקס, וכמה שיותר זול יותר טוב. אז חפרתי בור עמוק של מעבדים לא ברורים.

חשבתי, "המעבדים האלה כל כך זולים שאפשר כמעט למסור אותם בחינם." ואחרי זמן מה, עלה לי הרעיון להכין כרטיס חשוף ללינוקס בצורת כרטיס ביקור.

ברגע שחשבתי על זה, החלטתי שזה יהיה דבר ממש מגניב לעשות. יש לי כבר ראה אֶלֶקטרוֹנִי כרטיסי ביקור до זה, והיו להם יכולות מעניינות שונות, כמו חיקוי כרטיסי פלאש, נורות מהבהבות, או אפילו שידור נתונים אלחוטי. עם זאת, לא ראיתי כרטיסי ביקור עם תמיכה בלינוקס.

אז הכנתי לעצמי אחד.

זוהי הגרסה המוגמרת של המוצר. מחשב ARM מינימלי מלא המריץ את הגרסה המותאמת אישית שלי של לינוקס שנבנתה עם Buildroot.

יש לו יציאת USB בפינה. אם מחברים אותו למחשב, הוא מאתחל תוך כ-6 שניות ונראה ככרטיס פלאש ויציאה טורית וירטואלית שדרכה ניתן להיכנס למעטפת הכרטיס. על כונן ההבזק יש קובץ README, עותק של קורות החיים שלי וכמה תמונות שלי. למעטפת יש מספר משחקים, קלאסיקות יוניקס כמו הון ונוכל, גרסה קטנה של המשחק 2048 ומתורגמן MicroPython.

כל זה נעשה באמצעות שבב פלאש קטן מאוד בנפח 8MB. טוען האתחול מתאים ל-256 KB, הליבה תופסת 1,6 מגה-בייט, וכל מערכת קבצי השורש תופסת 2,4 מגה-בייט. לכן, נשאר הרבה מקום לכונן הבזק הווירטואלי. יש גם ספרייה ביתית הניתנת לכתיבה למקרה שמישהו יעשה משהו שהוא רוצה לשמור. כל זה נשמר גם בשבב פלאש.

המכשיר כולו עולה פחות מ-3 דולר. זה זול מספיק כדי לתת. אם קיבלת ממני מכשיר כזה, זה אומר שסביר להניח שאני מנסה להרשים אותך.

עיצוב ובנה

עיצבתי והרכבתי הכל בעצמי. זה העבודה שלי ואני אוהב את זה, וחלק גדול מהאתגר היה למצוא חלקים זולים מספיק לתחביב.

בחירת המעבד הייתה ההחלטה החשובה ביותר שהשפיעה על העלות וההיתכנות של הפרויקט. לאחר מחקר מקיף, בחרתי ב-F1C100s, מעבד מעט מוכר יחסית מבית Allwinner ומותאם לעלות (כלומר, זול לעזאזל). גם RAM וגם CPU ממוקמים באותה חבילה. קניתי מעבדים ב-Taobao. כל שאר הרכיבים נרכשו מ-LCSC.

הזמנתי את הלוחות מ-JLC. הם הכינו לי 8 עותקים תמורת 10 דולר. האיכות שלהם מרשימה, במיוחד במחיר; לא מסודר כמו של OSHPark, אבל עדיין נראה טוב.

הכנתי את האצווה הראשונה בשחור מט. הם נראו יפים, אבל התלכלכו בקלות רבה.

היו כמה בעיות עם האצווה הראשונה. ראשית, מחבר ה-USB לא היה ארוך מספיק כדי להתאים בצורה מאובטחת ליציאות USB כלשהן. שנית, מסלולי ההבזק נוצרו בצורה שגויה, אבל התעקפתי על ידי כיפוף המגעים.

לאחר שבדקתי שהכל עובד, הזמנתי אצווה חדשה של לוחות; אתה יכול לראות תמונה של אחד מהם בתחילת הכתבה.

בשל הגודל הקטן של כל הרכיבים הקטנים הללו, החלטתי לפנות להלחמה מחדש באמצעות הלחמה תנור זול. יש לי גישה לחותך לייזר, אז השתמשתי בו כדי לגזור שבלונה של הלחמה מסרט הלמינציה. השבלונה יצאה די טוב. החורים בקוטר 0,2 מ"מ למגעי המעבד דרשו טיפול מיוחד כדי להבטיח ייצור באיכות גבוהה - היה קריטי למקד נכון את הלייזר ולבחור את הספק שלו.

לוחות אחרים עובדים היטב כדי להחזיק את הלוח בזמן מריחת הדבק.

מרחתי משחת הלחמה ומיקמתי את הרכיבים ביד. הקפדתי שלא נעשה שימוש בעופרת בשום מקום בתהליך – כל הלוחות, הרכיבים והדבק עומדים בתקן RoHS – כדי שמצפוני לא יענה אותי כשאחלק אותם לאנשים.

עשיתי טעות קלה עם האצווה הזו, אבל משחת ההלחמה סולחת על טעויות, והכל הסתדר בסדר

כל רכיב לקח בערך 10 שניות למיקום, אז ניסיתי לצמצם את מספר הרכיבים למינימום. פרטים נוספים על עיצוב מפה ניתן לקרוא באחר המאמר המפורט שלי.

רשימת חומרים ועלות

עמדתי בתקציב קפדני. וכרטיס הביקור יצא כמתוכנן - לא אכפת לי למסור אותו! כמובן, אני לא אמסור את זה לכולם, מכיוון שלוקח זמן ליצור כל עותק, והזמן שלי לא נלקח בחשבון בעלות כרטיס הביקור (זה קצת בחינם).

רכיב
מחיר

F1C100s
$1.42

PCB
$0.80

פלאש 8MB
$0.17

כל שאר הרכיבים
$0.49

בסך הכל
$2.88

מטבע הדברים, ישנן גם עלויות שקשה לחישוב, כמו משלוח (שכן היא מחולקת בין רכיבים המיועדים למספר פרויקטים). עם זאת, עבור לוח שתומך בלינוקס, זה בהחלט די זול. הפירוט הזה גם נותן מושג טוב כמה עולה לחברות לייצר מכשירים בפלח המחיר הנמוך ביותר: אתה יכול להיות בטוח שזה עולה לחברות אפילו פחות ממה שזה עולה לי!

יכולות

מה לומר? הכרטיס מאתחל לינוקס מופשטת מאוד תוך 6 שניות. בשל הצורה והעלות, לכרטיס אין קלט/פלט, תמיכה ברשת או כמות משמעותית של אחסון להפעלת תוכניות כבדות. עם זאת, הצלחתי לדחוס המון דברים מעניינים בתמונת הקושחה.

USB

היו הרבה דברים מגניבים שאפשר לעשות עם USB, אבל בחרתי באפשרות הפשוטה ביותר כדי שאנשים יצליחו יותר אם יחליטו לנסות את כרטיס הביקור שלי. לינוקס מאפשרת לכרטיס להתנהג כמו "מכשיר" עם תמיכה מסגרת גאדג'ט. לקחתי כמה מהדרייברים מפרויקטים קודמים שכללו את המעבד הזה, כך שיש לי גישה לכל הפונקציונליות של מסגרת גאדג'ט ה-USB. החלטתי לחקות כונן הבזק שנוצר מראש ולתת גישה למעטפת דרך יציאה טורית וירטואלית.

מעטפת

לאחר הכניסה כ-root, תוכל להפעיל את התוכנות הבאות בקונסולה הטורית:

• נוכל: משחק הרפתקאות קלאסי של Unix זחילת צינוק;
• 2048: משחק פשוט של 2048 במצב קונסולה;
• הון: פלט של אמירות יומרניות שונות. החלטתי לא לכלול כאן את כל מאגר הציטוטים כדי להשאיר מקום לתכונות אחרות;
• מיקרופיתון: מתורגמן קטן מאוד לפייתון.

Эмуляция Flash Drive

במהלך ההידור, כלי הבנייה יוצרים תמונת FAT32 קטנה ומוסיפים אותה כאחת ממחיצות ה-UBI. תת-מערכת הגאדג'טים של לינוקס מציגה את המחשב שלו כהתקן אחסון.

אם אתה מעוניין לראות מה מופיע בכונן ההבזק, הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא על ידי קריאה מקורות. יש גם כמה תמונות וקורות החיים שלי.

Ресурсы

מקורות

עץ ה-Buildroot שלי פורסם ב-GitHub - thirtythreeforty/businesscard-linux. יש קוד להפקת תמונת פלאש NOR, המותקנת באמצעות מצב הורדת USB של המעבד. יש לו גם את כל הגדרות החבילה למשחקים ותוכניות אחרות שדחפתי ל-Buildroot לאחר שהכל עובד. אם אתה מעוניין להשתמש ב-F1C100s בפרויקט שלך, זו תהיה נקודת התחלה מצוינת (אל תהסס תשאל אותי שאלות).
השתמשתי פרויקט מבוצע יפה Linux v4.9 עבור F1C100s מאת Icenowy, עוצב מעט מחדש. הכרטיס שלי פועל כמעט בגרסה 5.2 סטנדרטית. זה ב-GitHub - thirtythreeforty/linux.
אני חושב שיש לי את הנמל הטוב ביותר של U-Boot עבור F1C100s בעולם כיום, והוא גם מבוסס בחלקו על העבודה של Icenowy (באופן מפתיע, לגרום ל-U-Boot לעבוד כמו שצריך הייתה משימה מתסכלת למדי). אתה יכול גם להשיג את זה ב-GitHub - שלושים וארבע/מגף.

תיעוד עבור F1C100s

מצאתי תיעוד דל למדי עבור F1C100s, ואני מפרסם אותו כאן:

• גיליון נתונים של Allwinner F1C100s - מידע כללי ו-pinout.
• מדריך עזר של Allwinner F1C600 – רשום הגדרות עבור ה-F1C600, שהוא למעשה אותם F1C100s, אך שמו שונה עם תמיכה מוצהרת של לינוקס (הא!).
• שאלתי באופן פעיל מידע מהתרשים מ ליצ'י ננו של סיפיד – לוח הפיתוח שבו השתמשתי כדי להגדיר את התוכנה.

אני מעלה את זה לסקרנים. דיאגרמת הפרויקט שלי.

מסקנה

למדתי הרבה במהלך הפיתוח של הפרויקט הזה - זה היה הפרויקט הראשון שלי באמצעות תנור הלחמה מחדש. למדתי גם איך למצוא משאבים לרכיבים עם תיעוד גרוע.

השתמשתי בניסיון הקיים שלי עם Linux משובץ וניסיון בפיתוח לוח. הפרויקט אינו חף מפגמים, אבל הוא מראה היטב את כל הכישורים שלי.

למי שמתעניין בפרטים של עבודה עם לינוקס משובצת, אני מציע לקרוא את סדרת המאמרים שלי בנושא זה: שליטה ב-Embedded Linux. שם אני מדבר בפירוט על איך ליצור תוכנה וחומרה מאפס עבור מערכות לינוקס זעירות וזולות, בדומה לכרטיס הביקור שלי.

מקור: www.habr.com