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开源硬件
【Java开源代码栏目提醒】：文章导读：在新的一年中，各位网友都进入紧张的学习或是工作阶段。
开源硬件 开源硬件 开源硬件指与自由和开放源码软件相同方式设计的计算机和电子硬件。
网学会员整理了Java开源代码-开源硬件 - 技术总结的相关内容供大家参考，祝大家在新的一年里工作和学习顺利！
开源硬件开始考虑对软件以外的领域开源是开源文化的一部分。
这个词主要是用来反映自由释放详细信息的硬件设计如电路图、材料清单和电路板布局数据通常使用开源软件来驱动硬件。
共享逻辑设计连同可编程逻辑器件之重构也是一种形式的开源硬件。
硬件描述语言代码的共享代替共享电路图。
硬件描述语言通常用于系统芯片系统也用于元件可编程逻辑门阵列或直接在专用集成电路中设计。
当分配时叫做硬件描述语言模块或IP cores。
目录 许可证 2008开源硬件Open Source Hardware年度报告 开源硬件时代的挑战和新的机遇 《连线》--构建共享盈利。
开源硬件能成功吗 quot开放浪潮quot谈开放硬件授权方式 OpenMoko的退出引发新一轮开放硬件投资浪潮 参考文献 显示部分显示全部 许可证编辑本段回目录 一些开放源码硬件项目只需使用现有的开放源码软件之许可证而不是建立一套新的许可证。
4 除了现有的软件许可证有几个新的许可证已经被提出这些许可之目的是解决具体的硬件设计问题。
5 在这些许可证里许多基本原则体现在quot移植quot到其对应的硬件项目之开源软件许可证。
例如Opencores像LGPL6FreeCores坚持GPL7开放的硬件基金会促进quot著左权或其他宽容之许可证quot8并且Balloon Project写了自己的许可9。
新的硬件许可证往往解释为quot硬件中等价quot的一个众所周知的开放源码软件之许可证如GPL、LGPL或BSD。
尽管表面上有相似之处但软件许可、硬件许可证最根本不同是其性质依靠专利法律而不是版权法律。
版权许可证可以控制分发的源代码或设计文件专利许可证可控制之使用和制造的物理设备内置之设计文件。
这一区分在TAPR开放硬件许可证中明确提及。
值得注意的许可证 TAPR开放硬件许可证John Ackermann律师起草开放源码软件社区领袖Bruce Perens和Eric S.Raymond审查并在一个开放的社会讨论由数百名志愿人员讨论 Balloon开放硬件许可证在Balloon Project的所有项目中使用 虽然原始版本是软件许可OpenCores鼓励使用LGPL Open Graphics Project使用多种许可证包括MIT许可证、GPL和专有协议。
11 硬件设计公共许可证Opencollector.org的管理员Graham Seaman所写 开发 在使开源硬件可作为开源软件已经发生了广泛的讨论。
讨论重点放在多个领域12像开源硬件已定义的级别13如何在硬件之开发和作为一种可持续发展的模式进行合作14。
主要的分歧之一是发展开放源码软件和硬件开发开放源码硬件之结果是有形资产之输出这需要资金、原型和制造。
结果quot开源是自由的而不是免费的quot。
15更多的正式名称叫做Gratis versus Libre区分在零成本、自由使用和修改信息之想法之间。
虽然开源硬件面临在降低成本和减少金融风险上面临最大限度的挑战一些项目之开发商、一些社会成员提出了这些满足需求之模式。
16鉴于此有建立可持续的社会筹资机制措施如开源硬件中央银行和像KiCAD的工具发展更容易获得更多的用户之示意图。
计算机系统 PC532-1990年基于NS32532微处理器设计的个人电脑 ECB AT91-基于Atmel AT91RM9200 ARM9信息处理器180 MHz的单板计算机 ECB ATmega32/644-基于Atmel ATmega32/64420 MHz单板计算机网络服务器性能和少于100mA的电源消耗 Simputer-针对发展中国家的掌上电脑 处部设备 RepRap Project一个开源的三维打印机 业余无线电 Homebrew D-STAR Radio Universal Software Radio Peripheral 电脑零件 中央处理器 这是一些quot开源硬件quot中央处理器软微处理器之典型。
OpenSPARC是一个Sun Microsystems贡献了UltraSPARC T1和UltraSPARC T2 multicore处理器设计之开放源码之处理器项目。
OpenRISC是一个开发者工作产生非常高性能的开源RISC中央处理器。
LEON是一个ESA创建的开源SPARC-like的开源32位中央处理器。
是欧洲太空业标准中央处理器。
OpenCores是一个基金会试图形成一个设计师社区以支持开源核心逻辑设计之处理器、外围设备和其他设备。
OpenCores维持一个叫做Wishbone的开放源码之芯片上互连总线规范要求。
一些包括中央处理器之设计 Arduino是一个开源物理计算平台基于简单的I/O板和开发环境实现了开放源码Processing Processing语言。
Freeduino是一个是一个平台源自Arduino的电子产品原型 ASoC芯片上的ALSA系统 PLAICE-PLAICE是一种为开发一个功能强大的在线开发工具开放源代码之硬件和软件项目结合了FLASH Programmer、Memory Emulator和High Speed Multi-Channel Logic Analyzer之特点运行uClinux。
显卡 Open Graphics Project目的是设计一个开放的架构和标准的显卡。
无线硬件 OpenPattern1718 Sun SPOT是一个为传感器网络和供电电池、无线通讯、嵌入式开发之开源硬件和软件平台。
电话 Openmoko-开放手机框架首先使用情况First International Computer Neo FreeRunner 2008年中期公布 机械和工具 Multimachine是一个开源机床项目 可再生能源 SHPEGS一个经济、环保、可扩展、可靠、高效率和独立地使用公共建设材料之发电、收集和储存热能综合运用直接和间接之太阳能之系统 小型风力发电机组为了帮助发展中国家人民和爱好者一些项目已经开源如Jua Kali风力发电机Hugh Piggots风力发电机组力场风力发电机组等。
机器人学 另见开源机器人 e-puck mobile robot一个开放的硬件教育导向移动机器人。
RobotCub OpenRAVE The Humanoid Project 笔记本电脑案 VIA OpenBook-VIA Technologies外壳设计的超小型笔记本电脑 音响电子 MIDIbox MIDIbox项目是一个开源为MIDI像控制器、合成器、音序器之模块化DIY硬件和软件平台。
Monome 40h-sixty-four backlit buttons的一种可重构网格通过USB接口使用。
少量的第一批500 monome 40h已制作。
所有的设计过程设计规格固件和电路板原理图可在线查阅 其他 Chumby-周围信息设备 家庭自动化 一系列的开放式设计硬件可用于家庭自动化。
1920 其他项目 RONJA-开源自由空间光学系统在车库中DIY10兆位/秒的full duplex/1.4 km LED Throwies-非破坏性的涂鸦和光显示。
CUBIT系统-开源之multitouch系统。
2008开源硬件Open Source Hardware年度报告编辑本段回目录 《MAKE》杂志发布了2008开源硬件Open Source Hardware年度报告。
相比开源软件开源硬件仍然是小众仍然在缓慢增长不过数量已经从寥寥无几增加至60。
和开源软件一样开源硬件提供源代码、图表、固件和材料清单并允许商业使用。
目前最流行的开源硬件项目是Arduino灵活、易于使用的开源电子原型平台主要提供给设计师、艺术家和业余爱好者至今已售出超过6万件。
其它令人感兴趣的开源硬件玩具包括35美元的大脑机器Digg按钮自制MP3播放器YBox2DIY网络机顶盒开源机器人工具包Twitchie手机、WIFI防窃听干扰器WaveBubble万能电视遥控器TV-B-Gone20美元的GPS Shield和数据自动测定工具包等等。
虽然开源软件的理念究竟能否推广到其它领域还是个未知数但是已经有很多人在致力于这样做了上次是开源汽车这次则有人呼吁搞开源硬件其动机是因为现有的PC系统大多过于臃肿充满了无用的功能作者希望大家能设计出一套够用又轻便的系统然后以外包的方式交给厂家去生产好处就是一切的细节都可以自己订制当然也就可以加以优化了。
老实说虽然这个设想的难度不小但是当我看到新一代的显卡都开始需要独立电源甚至水冷设备时我认为有人站出来号召一套低功耗的环保PC还是很有意义的。
开源运动是大势所趋但是开源硬件Open Source Hardware显然还没有软件开源那么知名虽然它综合了软件和硬件两方面。
MAKE杂志特地将Open Source Hardware分类进行了详细说明每一类都举了例子链接了大量正在进行中的开源硬件项目。
称得上是一次不错的开源硬件知识普及。
机械图表HardwareMechanicaldiagrams 举例开源3D打印机RepRap项目中的螺旋顶高器电路图SchematicsampCircuit diagrams举例开源信息设备项目Chumby零件目录列表Parts list举例开源Roland 303 MIDI电子合成器x0xb0x项目的零件列表布置结构图Layout diagrams举例开源MP3播放器DaisyCore/Firmware举例开源8080兼容CPU Software/API举例Arduino IDE。
开源硬件时代的挑战和新的机遇编辑本段回目录 开放源码硬件是近十年来出现的设计方法尽管出现的时间不短了但是更多的停留在概念层面。
随着FPGA芯片密度提高和成本降低这一概念正在逐渐受到越来越多的关注。
那么未来FPGA能否成为开源硬件普及的催化剂呢 1998年Delft University of Technology的一些学生和老师在互联网上发起Open Design Circuits Group目的是开放电路设计并把它发布在网上。
后来产生了两个开源硬件网站Opencores和OpenIPcore后来OpenIPcore合并入Opencores。
现在成为eASIC公司。
网址是。
很多IC设计的爱好者把他们的设计公布到Opencores网上同时附有说明文档和源代码。
这些IP以OpenRISC开源CPU为核心支持WISHBONE总线结构保证了一定的兼容性。
这些IP可以通过WISHBONE总线集成到一起可以实现功能更加复杂的SoC。
开源硬件的时代 后来出现的LEON RISC是另外一个比较成功的开源RISC但是部分开源的模式。
2006年Sun又公开其UltraSparc芯片的设计细节以便Linux操作系统和各种版本的BSD Unix操作系统更容易地与其兼容。
以上这些开源的CPU得到了很多高校和研究机构的热情拥护也引起了很多电子设计领域的工程技术人员的关注其中包括一些行业专家。
中国工程院院士许居衍先生曾发表过的一篇论文《半导体特征循环与可重构芯片》中提出的quot许氏循环quot半导体产品的主要特征将沿着quot通用quot与quot专用quot循环波动每十年一次。
其判断依据是因为quot可重构计算是一个难度颇大、涉及面甚广的课题尽管当前很多人在研究但是无论在器件结构、系统结构还是在设计方法学方面均存在不少问题仍有很长的路要走quot。
因此许居衍提出了quot从MPU的软编程到FPGA的硬编程看一个逻辑的发展应是硬、软均可编程即算法可编程、可重构器件也可编程的U-SoC。
quot 从目前的技术来看只有FPGA才能做到在软硬件都可以编程。
与开源软件的完全免费不同开码硬件最终要物理实现才能验证其设计是否达到预期目的。
可编程逻辑器件特别是FPGA因其快速灵活、初期投入成本低而成为开放源码硬件最适合的开发平台。
但就像Linux的发展得益于IBM等一些大公司的积极推动开源硬件的发展也离不开相关硬件厂商的支持。
Xilinx和Altera等FPGA厂家表现出来极大的热情主要原因是开源硬件的实现平台主要是FPGA。
Opencores的设计也主要都是在FPGA上进行。
开源硬件的概念已经出现了近10年但是还没有达到广泛应用的程度。
除了技术方面面临很多挑战之外还缺少成功的商业运作模式。
这就导致了开源码硬件运用在实际产品中的成功案例较少基本上是个别IP经过改造后集成到商业系统中。
究其原因开放源码硬件还面临的问题和挑战主要有 1兼容性和稳定性缺乏保证。
在电子产品数月就换代的时代上市时间是电子系统设计的一个关键因素即使是采用商业IP都有可能遇到意想不到的整合问题。
而目前开放源码硬件在文档完备性稳定性上技术支持方面存在的诸多问题这就给产品集成和测试带来很多额外的工作。
2软件丰富性和工具链问题。
如果采用开放源码的处理器这就意味着从指令集到编译器到调试器都是重新开发的几乎所有的软件都需要移植和重新编译这使得开放源码的处理器的开发尤其困难。
LEON系列处理器采用了CPU开放源码编译器和调试器收费的模式。
这样保证了LEON处理器客户的移植风险。
3缺少核心厂商支持。
OpenCore这样的技术社区在行业的影响力有限提供的服务和技术支持也有限制。
开源硬件主要依靠技术爱好者来完善和支持没有大公司的支持很难形成产业。
正是由于这些挑战的存在开放源码硬件的活动目前更多的集中在大学和研究机构中各大公司还是采取了观望的态度。
开源硬件的时代FPGA设计公司也有了新的机遇和商业模式。
《连线》--构建共享盈利。
开源硬件能成功吗编辑本段回目录 简介 开源硬件能盈利吗个人和小团队如何利用这个商业模式取得成功本文中一些开源硬件的先驱给出了答案。
顺便还可以看看中国制造是如何改变了硬件生产的游戏规则的。
quot看看这个quotMassimo Banzi说。
这位身材魁梧的大胡子工程师正走来走去检查一个芯片制造机器人--一台批萨烤箱大小的机器。
它像小鸡啄米一样把微小的电子元件插到电路板上每一个动作伴随着微弱的嗡嗡声。
我们站在Arduino的仅有一个车间的工厂里。
这家意大利公司生产电路板这是一种电子DIY爱好者中很火的商品。
这家电子产品工厂座落在米兰的中世纪丘陵medieval foothills一带周围风景如画鸟鸣从门口飘入员工可以有大量的茶歇时间。
但Banzi今天很忙。
他正在给一群亚利桑那来的潜在客户演示操作。
Banzi用铲子取出一块电路板指出上面装饰的细小的意大利地图。
quot看意大利品质quot他笑着说quot这就是人们喜欢我们的原因quot实际上Arduino已在两年前开始量产在全世界销出了50000件产品。
这个数量以Intel的标准看不算什么但对于一个针对高度专业化市场的创业公司来讲已经很高了。
更有意思的是Arduino的商业模式这家公司把一切都公开。
在它的网站上任何人都可以找到到全部的商业秘密--图纸设计文件以及Arduino电路板配套的软件。
把这些资料下载下来你就可以自己生产Arduino的电路板了而且不会有任何专利权的困扰。
你还可以把这些东西送到中国的工厂进行量产然后销售一分钱授权费都不用付给Arduino。
他们不会告你。
实际上他们在某种程度上还希望你这么做。
Arduino 面向大众市场销售的电路板Arduino微控制器 摄影James Day 这是因为Arduino电路板是一种开源硬件。
任何人都可以免费使用修改和销售。
Banzi和他的团队花了大量的工作做出这个东西自己只以微薄的利润销售同时还允许其他人这么做。
他们在这场实验中还有其他的同行者。
在一个松散的运动中来自多个国家的几十家硬件制造商都免费公布了他们的规格书spec。
产品包括开源的合成器synthesizersMP3播放器吉他放大器甚至高端的VOIP网关。
你可以买到开源的手机一家叫VIA的芯片制造公司刚刚发布了一款开源的笔记本电脑随便什么人都可以拿走这个设计开始生产并销售笔记本电脑。
Banzi承认这个概念听起来有点疯狂。
毕竟Arduino要承受很多风险。
团队花数千美元来设计一套电路板quot如果你公开所有的文件第一感觉是你在邀请竞争者过来干掉你。
quot他说耸了耸肩。
同样当1991年Linus Torvads宣布Linux时那听起来也很疯狂。
没人相信一群业余的志愿者可以做出像操作系统这么复杂的东西即使做出来了也不可能比Windows稳定。
没人相信财富500强公司会信任没有quot所有权人quot的软件。
但17年后开源软件运动对网络经济大爆发起到了至关重要的作用。
Linux帮Google建立起非常廉价的服务器。
JavaPerl和Ruby成为了Web 2.0应用程序的通用语言。
免费web服务器Apache支撑了世界上近半数的网站。
开源软件孕育了互联网时代让每个人--包括那些献出了劳动的人--活得更好。
开源硬件也能这样吗 每一个开源项目都源于一个要解决的问题。
Linux的出现是因为Torvalds不喜欢已有的所有操作系统。
当时最流行的三个操作系统--微软的DOS苹果的操作系统和Unix--都很贵而且封闭。
Torvalds想要一个可以自己修修补补的系统。
当这个想法出现时许多其他极客geek也有着同样的需求。
所以当Torvalds开始构建Linux并共享代码时其他黑客愿意加入并免费帮助改进Linux。
这形成了一个虚拟的工作团队无论从能力还是智力它都远远强过Torvalds本人。
这就是开源项目的主要好处就像一个取之不竭的谷仓用的人越多其中的粮食就越多。
某人为了解决一个问题制造了一个工具。
当这个工具被造出来后嗨--为什么不共享一下呢毕竟最困难的工作已经被完成了而其他人也能从中受益。
Arduino团队 Arduino团队Gianluca MartinoMassimo Banzi和David Cuartielles 摄影James Day Arduino是以同样的方式开始的。
Banzi之前在意大利Ivrea一家高科技设计学校里当老师。
他的学生们经常抱怨找不到便宜好用的微控制器驱动他们的机器人项目。
2005年冬天Banzi跟David Cuartielles讨论了这个问题。
Cuartielles是一个西班牙籍芯片工程师当时在这所学校做访问学者。
两人决定设计自己的电路板并引入了Banzi的学生David Mellis为电路板设计编程语言。
两天以后Mellis就写出了代码。
又过了三天电路板就完工了。
这块电路板被命名为Arduino。
名字来源于附近一个学生们经常去的酒吧。
几乎任何人即使不懂计算机编程也能用Arduino做出很酷的东西比如对传感器作出响应闪烁灯光还能控制马达。
随后BanziCuartielles和Mellis把设计图放到了网上然后花了3000欧元做了第一批电路板。
quot我们做了200件我的学校买下了50件。
quotBanzi说quot我们不知道怎么把剩下的150件也卖出去。
我们觉得卖不掉。
quot但是消息在全世界的爱好者间散播开来几个月之后除了卖完第一批的板子他们又接到了数百件Arduino的订单。
这说明这类东西还是有市场的。
于是Arduino的发明者们决定开始创业但有一点设计会保持开源。
因为版权法可以监管开源软件却无法用在硬件上他们决定采用Creative Commons许可中的quotAttribution-Share Alikequot许可。
译者注Creative CommonsCC是为保护开放版权行为而出现的类似GPL的一组许可license。
与GPL不同CC根据授权的严格程度分为六个具体的许可证。
Attribution-Share Alike是其中较为宽松的一个。
该授权保护Arduino电路板的quot引用设计reference designquot即你可能用来送到工厂去生产电路板的那份文件。
在Creative Commons许可下任何人都被允许生产电路板的复制品还能重新设计甚至销售原设计的复制品。
你不需要付版税甚至不用征得Arduino团队的许可。
然而如果你重新发布了引用设计你必须说明原始Arduino团队的贡献。
如果你调整或改动了电路板你的最新设计必须使用相同或类似的Creative Commons许可以保证新版本的Arduino电路板也会一样的自由和开放。
唯一被保留的知识产权只有Arduino这个名字。
它被注册成了商标。
如果有人想用这个名字卖电路板那他们必须付一点费用给Arduino。
据Cuartielles和Banzi说这是为了保护这个品牌不被低质量的仿制品伤害。
团队成员对于开放设计有着不同的想法。
Cuartielles有着一大蓬钢丝般的卷发和格瓦拉式胡子他形容自己是一个左倾学者对挣钱不太感兴趣更看重激发创造力及自己的发明被广泛应用。
如果有人想要复制越多越好。
这样才会有更多人知道。
quot当我最近在台湾演讲时我告诉他们请来拷贝吧quotCuartielles裂开嘴笑着说。
相比之下Banzi更像一个精明的商人。
他基本上已经从教职退休正在经营一家高科技设计公司。
他曾经怀疑如果Arduino被开放它可能比作为封闭的硬件激发更多人的兴趣和得到更多的曝光率。
兴奋的极客会研究它并联系Arduino以提供改进就像Linux爱好者做的那样。
他们可以利用这些免费的工作每一代电路板都会变得更好。
可以肯定事实就是以Banzi的设想发展的。
几个月之内极客们就电路的修改和编程语言的改进提出了不少建议。
还有一个经销商答应帮他们卖电路板。
到2006年Arduino已经销出了5000件产品。
第二年它卖出了30000件。
爱好者们用这些电路板制作机器人调整汽车引擎以达到超长寿命和制造无人驾驶模型飞机。
一些新公司快速出现。
一个叫做Botanicalls的公司开发了一套基于Arduino的可以监控家养植物的设备当需要浇水时它会给你打电话。
从某种意义上说Arduino的时机恰到好处。
由于可以从网上购买的廉价电子元器件quot自己动手quot类刊物如Make杂志还有像Instructables这类网站的出现DIY爱好者打磨改进硬件产品的兴趣正在经历一个复兴。
近些年来黑客们正越来越积极的破解零售市场上买到的设备以提升性能比如给iPhone增加电池寿命给Tivos加装更大的硬盘以及拆解Furby玩具重新编程使之成为动作感应警报机器人。
便宜的芯片读取工具使对任何东西反向工程都成为可能。
这也是中国的仿造者能如此快速破解各种产品的原因。
想要加入Arduino开发者的行列吗Wired首席编辑Chris Anderson已经设计了.-
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