8 种开源硬件的入门方法

制造你自己的硬件比以往任何时候都更容易且更便宜。 这是你设计、构建和测试你的第一个电路板所需要的。
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Thomas Hawk 在 Flickr 上发布。 CC BY-NC 2.0。 Opensource.com 修改

著名计算机科学家 Alan Kay 曾经说过:“真正认真对待软件的人应该制作自己的硬件。” 我认为这句话在今天仍然像 1982 年他说这句话时一样正确。 然而,从那时到现在发生的变化是硬件变得更快、更小,最重要的是:更便宜。 现在可以用 5 美元购买一台完整的电脑。

由于大公司降低了自己产品的价格,因此形成了一个能够生产量产级硬件的制造生态系统,该硬件足够便宜且足够容易获得,现在普通人也可以使用。 这种可访问性和可负担性正在帮助推动众筹和创客运动,但它们也让更多个人能够通过开源硬件参与到开源中。

开源硬件是否是开源存在一些相当大的差异,但开源硬件协会 (OSHWA) 有一个大多数人都同意的定义,如果您熟悉开源软件,这听起来不会太奇怪

“开源硬件 (OSHW) 是指有形的物品——机器、设备或其他物理物品——其设计已向公众发布,以便任何人都可以制造、修改、分发和使用这些物品。”

周围有很多开源硬件; 您可能没有注意到您已经使用的电路板实际上可能是开源硬件。 从不起眼但用途广泛的 Arduino 一直到像 BeagleBone 系列和 C.H.I.P. 电脑这样的完整电脑,周围有很多开源硬件的例子,而且一直在制作更多的设计。

硬件可能很复杂,有时对于初学者来说,一个设计为什么需要某些东西并不明显。 但开源硬件让您不仅能够看到工作示例,而且还能够更改这些设计或剔除并复制您自己的设计中需要的部件,这可能就像复制和粘贴一样简单。

我该如何入门?

让我们首先指出硬件很难,它很复杂,有时很深奥,并且您可能使用的工具并不总是最用户友好的。 更有可能的是,任何玩过微控制器足够长时间的人都可以证明:您迟早会烧毁一些东西,让魔法烟雾出来。 没关系,我们都经历过,有些人反复经历,因为我们没有从前 100 次做某事中吸取教训,但不要让这让你气馁:当事情出错时会吸取教训,并且你通常会得到一个有趣的故事来讲述。在以后。

建模

首先要做的是开始使用现有的电路板、跳线、面包板和您想要连接的任何设备来建模您想要做的事情。 在许多情况下,最简单的玩法就是向电路板添加更多 LED 并让它们以新颖的方式闪烁。 这是原型设计的绝佳方式,而且这是一种相当普遍的做法。 它看起来不会很漂亮,您可能会发现您错误地连接了一些东西,但这些都是原型——您只是想证明事情有效。 当事情不起作用时,始终仔细检查所有内容,并且不要害怕寻求帮助——有时第二双眼睛会发现您奇怪的接地短路。

设计

当您弄清楚要构建什么时,就该开始将您的想法从跳线和面包板转移到实际设计了。 这可能会让人感到有点气馁,但从小处着手——事实上,从小处着手是为了适应工具和过程,所以为什么不做一个印刷电路板,上面有一个 LED 和一个电池? 严肃地说,这听起来可能过于简单,但这里有很多新的领域需要覆盖。

  1. 寻找要使用的电子设计自动化 (EDA) 工具。 有一些不错的开源软件选项,但它们并不总是最用户友好的。 FritzinggEDAKiCad 都是开源的,按易用性升序排列。 如果您想尝试更多商业产品,也有一些选择; Eagle 有一个免费版本,有一些限制,并且很多开源硬件设计都是用它完成的。
  1. 在您的 EDA 工具中设计您的电路板。 根据您选择的工具,这可能很快,或者可能是一项学习事物如何运作的练习。 这就是我建议从小处着手的原因之一; 带有 LED 的电路可以像电池、电阻器和 LED 一样简单。 原理图捕获非常简单,布局可以很小且非常简单。
  1. 导出您的设计以进行制造。 这与列表中的下一项密切相关,但如果您以前没有这样做过,它也可能是一个令人困惑的过程。 导出时有很多旋钮和刻度盘需要扭动和调整,并且需要以某种方式导出事物,以便电路板制造商更容易弄清楚您希望他们制造什么。
  1. 寻找电路板厂。 有很多电路板厂可以制造您的设计,其中一些比其他电路板厂更友好和乐于助人。 OSH Park 是一个特别棒的合作场所,这些人非常友好并支持开源硬件。 他们还有一个非常可靠的流程来确认您发送给他们的东西就是将被构建的东西,因此值得一看。 不过,还有很多其他选择; 请查看 PCB Shopper,它可以让您比较一些可靠的 PCB 制造商的价格、周转时间等。
  1. 等待。 这可能是制造您自己的电路板最困难的部分,因为它需要时间将数字产品转化为物理产品。 从您点击“开始”到取回电路板,计划两周的时间。 这是处理您的下一个项目、确保或获取当前构建的所有部件,或者通常尽量不要担心的好时机。 在您的第一块板上很难——您现在真的很想要它,但要有耐心。
  1. 焊接并启动。 拿到您的电路板后,就该制作它然后进行测试了。 如果您选择 LED 选项作为开始,应该很容易调试,并且您会得到一些可以工作的东西。 如果您选择更复杂的,请有条不紊且耐心; 有时事情不起作用,您需要您所有的调试技能来跟踪问题。
  1. 最后,如果您正在做开源硬件,请发布它。 我们正在谈论开源硬件,因此请确保包含许可证,但发布它、分享它、将其放在人们可以看到您所做事情的地方。 您甚至可能想写一篇博客文章并将其提交到像 Hackaday 这样的地方。
  1. 最重要的是,玩得开心。 坦率地说,如果您正在做某事并且您没有玩得开心,您应该停止做这件事。 开源硬件可能非常有趣,尽管有时很困难和复杂。 并非所有东西都可以工作; 哎呀,我曾经有过一半的电路板无法工作或者我(意外地)在电源和地之间造成 12 个短路的设计。 那些电路板是坏的电路板吗:是的。 我在这个过程中学到了东西吗:很多,我不会再犯同样的错误。 我肯定会犯新的错误,但不会犯那些错误。 (我会指向并怒视那些电路板和它们的错误,但可悲的是,它们不会因为我怒视它们而感到难过)。

有很多开源硬件,也有很多好的例子可以查看、复制和从中派生,并且有很多信息可以帮助使构建硬件更容易。 这就是开源硬件:一个人们制造东西并分享它们,以便每个人都可以制造自己的东西并构建他们想要的硬件,而不是他们可以获得的硬件的社区。

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John 在 VMware 的开源项目办公室从事上游开源项目。 在之前的生活中,他曾在 MinnowBoard 开源硬件项目工作,领导 kernel.org 上的系统管理团队,并在桌面集群流行之前构建了桌面集群。

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