私の名刺は Linux を実行しています

からの記事の翻訳 ブログ エンジニアのジョージ・ヒリアード

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私は組み込みシステムエンジニアです。 空いた時間には、将来のシステム設計に使えそうなものや、自分の興味のあるものを探していることが多いです。

そのような分野の XNUMX つは、Linux を実行できる安価なコンピューターであり、安ければ安いほど良いです。 そこで私は、無名のプロセッサに関する深いウサギの穴を掘り下げました。

「これらのプロセッサは非常に安いので、実質的には無料で配布できるのではないか」と私は思いました。 そしてしばらくして、名刺のフォームファクタで Linux 用のベアカードを作成するというアイデアが思いつきました。

一度考えてみたら、これは本当に素晴らしいことだと思いました。 私はすでに持っています 見た 電子 名刺 до この、フラッシュ カードのエミュレーション、電球の点滅、さらにはワイヤレス データ送信など、さまざまな興味深い機能がありました。 ただし、Linux をサポートしている名刺は見たことがありません。

それで私は自分自身を作りました。

これが製品の完成版です。 Buildroot で構築された私のカスタム バージョンの Linux を実行する完全な最小限の ARM コンピューター。

隅にUSBポートが付いています。 これをコンピュータに接続すると、約 6 秒で起動し、フラッシュ カードおよびカード シェルにログインできる仮想シリアル ポートとして表示されます。 フラッシュ ドライブには、README ファイル、履歴書のコピー、および私の写真数枚が入っています。 シェルにはいくつかのゲーム、フォーチュンやローグなどの Unix の古典、ゲーム 2048 の小型バージョン、および MicroPython インタープリタが含まれています。

これはすべて、非常に小さな 8 MB フラッシュ チップを使用して行われます。 ブートローダーは 256 KB に収まり、カーネルは 1,6 MB、ルート ファイル システム全体は 2,4 MB を使用します。 したがって、仮想フラッシュ ドライブ用に多くのスペースが残っています。 誰かが保存したいことをした場合に備えて、書き込み可能なホーム ディレクトリもあります。 これもすべてフラッシュ チップに保存されます。

デバイス全体の価格は 3 ドル未満です。 安くてプレゼントできるくらいです。 あなたが私からそのようなデバイスを受け取った場合、それはおそらく私があなたに感銘を与えようとしていることを意味します。

設計と構築

すべて自分で設計し、組み立てました。 それが私の仕事であり、大好きなのですが、課題の多くは、趣味のために十分な安価な部品を見つけることでした。

プロセッサの選択は、プロジェクトのコストと実現可能性に影響を与える最も重要な決定でした。 広範な調査の結果、私は F1C100 を選択しました。これは、コストが最適化されている (つまり、非常に安い) Allwinner の比較的あまり知られていないプロセッサです。 RAM と CPU は両方とも同じパッケージ内にあります。 タオバオでプロセッサーを購入しました。 他のすべてのコンポーネントは LCSC から購入しました。

JLCにボードを注文しました。 彼らは 8 ドルで 10 部コピーしてくれました。 その品質は、特に価格の点で印象的です。 OSHPark ほどきちんとしていませんが、それでも見栄えは良いです。

第一弾はマットブラックにしました。 見た目は綺麗でしたが、とても汚れやすかったです。

最初のバッチにはいくつかの問題がありました。 まず、USB コネクタの長さが足りず、USB ポートにしっかりと収まりませんでした。 次に、フラッシュ トラックの作成が間違っていましたが、接点を曲げることでこれを回避しました。

すべてが動作していることを確認した後、新しいバッチのボードを注文しました。 記事の冒頭でそのうちのXNUMX人の写真を見ることができます。

これらの小さなコンポーネントはすべてサイズが小さいため、次の方法を使用してリフローはんだ付けに頼ることにしました。 安いストーブ。 私はレーザーカッターを持っているので、それを使ってラミネーターフィルムからはんだ付けステンシルを切り出しました。 ステンシルはかなりうまくいきました。 プロセッサーの接点用の直径 0,2 mm の穴には、高品質の製造を保証するために特別な注意が必要でした。レーザーの焦点を正確に合わせて出力を選択することが重要でした。

他のボードは、ペーストを塗布するときにボードを保持するのに適しています。

はんだペーストを塗布し、手作業でコンポーネントの位置を決めました。 プロセスのどこにも鉛が使用されていないことを確認しました - すべての基板、コンポーネント、ペーストが基準を満たしています RoHS指令 - 人々に配布するときに良心が私を苦しめることがないように。

このバッチでは少しミスをしましたが、はんだペーストはミスを許してくれるので、すべてうまくいきました。

各コンポーネントの配置には約 10 秒かかるため、コンポーネントの数を最小限に抑えるようにしました。 マップデザインの詳細については、別の記事を参照してください。 私の詳しい記事.

材料と費用のリスト

厳しい予算にこだわりました。 そして、名刺は意図したとおりに仕上がりました。配っても構いません。 もちろん、全員に配るわけではありません。コピーを XNUMX 枚作るのに時間がかかり、私の時間は名刺のコストに考慮されていません (無料のようなものです)。

コンポーネント
Цена

F1C100s
$1.42

PCB
$0.80

8MBフラッシュ
$0.17

他のすべてのコンポーネント
$0.49

合計で
$2.88

当然のことながら、納品などの計算が難しいコストもかかります (複数のプロジェクト向けのコンポーネントに分散されているため)。 ただし、Linux をサポートするボードとしては、間違いなくかなり安価です。 この内訳は、企業が最も低価格帯のデバイスを製造するのにどれくらいのコストがかかるかについてもよくわかります。企業のコストが私にかかるコストよりもさらに低いことは間違いありません。

機能

なんて言うか？ このカードは、非常に大幅に削除された Linux を 6 秒で起動します。 フォーム ファクターとコストのせいで、カードには I/O、ネットワーク サポート、または重いプログラムを実行するための大量のストレージがありません。 それでも、ファームウェア イメージに興味深いものをたくさん詰め込むことができました。

USB

USB を使用して実行できる優れた機能はたくさんありましたが、私の名刺を試してみようと思った人がうまく機能する可能性が高くなるように、最も単純なオプションを選択しました。 Linux では、カードをサポート付きの「デバイス」のように動作させることができます。 ガジェットフレームワーク。 このプロセッサを含む以前のプロジェクトからドライバーの一部を取得したので、USB ガジェット フレームワークのすべての機能にアクセスできます。 事前に生成されたフラッシュ ドライブをエミュレートし、仮想シリアル ポート経由でシェルにアクセスできるようにすることにしました。

シェル

root としてログインした後、シリアル コンソールで次のプログラムを実行できます。

• rogue: 古典的な Unix ダンジョン探索アドベンチャー ゲーム。
• 2048: コンソール モードの 2048 年のシンプルなゲーム。
• 運勢：さまざまな見栄っ張りな言葉の出力。 他の機能の余地を残すために、引用データベース全体をここに含めないことにしました。
• マイクロパイソン: 非常に小さな Python インタープリター。

フラッシュドライブエミュレーション

コンパイル中に、ビルド ツールは小さな FAT32 イメージを生成し、それを UBI パーティションの XNUMX つとして追加します。 Linux ガジェット サブシステムは、PC をストレージ デバイスとして表示します。

フラッシュ ドライブに何が表示されるかを確認することに興味がある場合は、以下を読むのが最も簡単な方法です。 ソース。 数枚の写真と私の履歴書もあります。

リソース

情報源

私の Buildroot ツリーが GitHub に投稿されています - サーティスリーフォーティ/名刺-linux。 NOR フラッシュ イメージを生成するコードがあり、プロセッサの USB ダウンロード モードを使用してインストールされます。 また、すべてが動作した後に Buildroot にプッシュした、ゲームやその他のプログラムのすべてのパッケージ定義も含まれています。 プロジェクトで F1C100 を使用することに興味がある場合、これは素晴らしい出発点になります (お気軽に 私に何かを聞いて).
使用しました 美しく実行されたプロジェクト Icenowy による F4.9C1 用 Linux v100 は若干再設計されました。 私のカードはほぼ標準の v5.2 で動作します。 GitHub にあります - サーティスリーフォーティ/Linux.
私は現在、世界で最も優れた F1C100 用の U-Boot ポートを持っていると思っています。また、これは部分的に Icenowy の作品に基づいています (驚くべきことに、U-Boot を適切に動作させるのはかなりイライラする作業でした)。 GitHub でも入手できます - サーティスリーフォーティ/ユーブート.

F1C100 のドキュメント

F1C100 に関するかなりまばらなドキュメントを見つけたので、ここに投稿します。

• Allwinner F1C100 データシート – 一般情報とピン配置。
• Allwinner F1C600 リファレンスマニュアル – F1C600 の定義を登録します。これは実際には同じ F1C100 ですが、Linux サポートを宣言して名前が変更されました (ハッ!)。
• 図からの情報を積極的に借用しました。 Sipeedのライチナノ – ソフトウェアの設定に使用した開発ボード。

気になる方のためにアップしておきます。 私のプロジェクト図.

まとめ

このプロジェクトの開発中に多くのことを学びました。これは、リフローはんだ付けオーブンを使用した最初のプロジェクトでした。 また、ドキュメントが不十分なコンポーネントのリソースを見つける方法も学びました。

私はこれまでの組み込み Linux の経験とボード開発の経験を活用しました。 このプロジェクトには欠陥がないわけではありませんが、私のすべてのスキルがよく発揮されています。

組み込み Linux の操作の詳細に興味がある方は、これに関する私の一連の記事を読むことをお勧めします。 組み込み Linux をマスターする。 そこでは、私のテレホンカードのような、小型で安価な Linux システム用のソフトウェアとハ​​ードウェアをゼロから作成する方法について詳しく話します。

出所： habr.com