Dlaczego otwarty sprzęt jest tak rzadki? [Zamknięte]

Próbuję zrozumieć, dlaczego otwarty sprzęt jest o wiele trudniejszy do zdobycia niż oprogramowanie. Próbowałem rozejrzeć się w Internecie i nie mogłem znaleźć tak satysfakcjonującego wyjaśnienia.

Rozumiem, że sprzęt jest o wiele łatwiej utrzymać własność i jest o wiele trudniejszy (niemożliwy) do inżynierii wstecznej (w przypadku układów scalonych, a nie PCB), ale dlaczego miałoby to powstrzymywać otwarte inicjatywy sprzętowe?

Czy to koszt produkcji? Czy to brak wspólnej wiedzy na temat projektowania sprzętu? Czy chodzi o złożoność?

Wraz z pojawieniem się układów FPGA, które ułatwiają projektowanie sprzętu (chociaż same również są zastrzeżone), spodziewałbym się, że otwarty sprzęt będzie startował w znacznie szybszym tempie niż był.

Przepraszam, jeśli to niewłaściwe miejsce, ale pytam o to od około roku i żałuję, że nie wybrałem informatyki zamiast inżynierii komputerowej.

Każdy może edytować kod źródłowy w domu, bardzo niewiele osób ma zakład produkcji chipów, który wybiłby kilka niestandardowych chipów. Bajty mogą swobodnie tworzyć i rozpowszechniać, materiały nie.

Istnieje również problem, że kod źródłowy jest przenośny i chociaż pliki CAD itp. Są w pewnym sensie przenośne, istnieje o wiele więcej kosztów ogólnych i błędów oraz kosztów instalacji zmarnowanych materiałów.

Drukowanie 3D przekracza niektóre granice, być może trochę wysiłku może zrobić to samo w przypadku (znacznie starszej) technologii obróbki, zarówno części, jak i płytek drukowanych.

Zredagowano w celu dodania: ponowne przeczytanie pytania i być może cel pytania dotyczącego układów FPGA, powiedziałbym, że dla wielu wciąż są one trochę mroczną sztuką i po prostu nie są na radarze większości ludzi. Bariera wejścia jest dość wysoka pod względem wysiłku, zrozumienia i narzędzi.

Otwarty sprzęt nie jest trudny do zdobycia. Firmy takie jak Sparkfun, Adafruit i Arduino publicznie udostępniają schematy i oprogramowanie układowe. Nie zapominajmy też o społeczności twórców, która ma duży wkład w Open Hardware. Istnieje również stowarzyszenie Open Source Hardware Association (ale pewnie już to wiesz!).

Wygląda na to, że oprogramowanie open source jest nieco bardziej widoczne niż otwarty sprzęt, ale istnieje otwarty sprzęt - i jest duży. Po prostu poświęć 2 minuty na Instructables, a zobaczysz. Brak wspólnej wiedzy zdecydowanie nie stanowi problemu.

To prawda, że ​​prawdopodobnie nie zobaczysz dużo darmowego (jak w wolności) verilog lub kodu VHDL, ale są tam. Wygląda na to, że mikrokontrolery zamiast układów FPGA naprawdę podbiły otwartą społeczność producentów / sprzętu.

Widzę, że wyjaśniłeś kilka rzeczy w komentarzach w odniesieniu do otwartego sprzętu w prawdziwym tego słowa znaczeniu, w którym ludzie mogliby projektować i wytwarzać od zera, a nie publikować projekty oparte na zastrzeżonych częściach.

W dużej mierze sprowadza się to do kosztów produkcji i złożoności. Biorąc przykład z OpenRISC, w tej chwili przychodzą mi na myśl trzy główne opcje, koszty te są bardzo ważne, ale wskazują na rzeczy wyprodukowane w setkach do tysięcy jednostek, a nie milionach:

• Zamiast tego użyj zastrzeżonej platformy ARM i kupuj chipy od powiedzmy Atmel lub ponad 20 innych producentów. Koszty mówią, że 5 USD za część, chipy są dobrze udokumentowane i sprawdzone, a koszty instalacji / czas realizacji są praktycznie zerowe. Nie wymagają dużego wsparcia obwodów i wiele z nich jest dostarczanych w paczkach lub na tanich prototypowych płytkach, które można łatwo lutować ręcznie.

• Weź procesor OpenRISC, dodaj obsługę urządzeń peryferyjnych i załaduj do układu FPGA. Zdecydowanie osiągalny projekt „w domu” / otwarty sprzęt, a także niewiele kosztów instalacji. Jednak FPGA jest nadal własnością, jak zauważyłeś, i jest bardziej prawdopodobne, że będzie kosztować 20 USD za część, w tym obwody pomocnicze, nie wspominając już o wielu pakietach, które są znacznie trudniejsze do ręcznego lutowania.

• Weź procesor OpenRISC, dodaj pomocnicze urządzenia peryferyjne i uzyskaj układ ASIC według własnego wyboru, możesz nawet kupić własne udogodnienia. Uzyskanie ASIC w istniejącym zakładzie produkcyjnym oznaczałoby setki tysięcy znaków typu, zakup własnych urządzeń do produkcji byłby rzędu setek milionów.

Inną rzeczą do zapamiętania jest to, że chociaż układy FPGA ułatwiają niektóre projekty, tak naprawdę obejmują one tylko domenę cyfrową. Większość rzeczywistych konstrukcji wymaga dużej ilości analogowych obwodów pomocniczych do wykonania swojej ostatecznej funkcji, więc FPGA może nie być tak uniwersalnym rozwiązaniem, jak myślisz.

Aspekty „swobody redystrybucji kopii” i „swobody modyfikowania” Wolnego oprogramowania naprawdę nie przekładają się dobrze na sprzęt. Kopiowanie tablicy jest związane z pracą i kosztami, a kopiowanie karty ASIC (zmodyfikowanej lub innej) wiąże się z wieloma innymi problemami. Po prostu nie będzie w zasięgu przeciętnego użytkownika w dającej się przewidzieć przyszłości.

Kolejnym czynnikiem jest szybkie starzenie się. Niektóre z otwartych programów UNIX mają trzydzieści lat; GCC ma około 25 lat. Otwarty sprzęt będzie generalnie miał krótszy czas, zanim zacznie wyglądać strasznie przestarzałe. Jest to szczególnie prawdziwe w odniesieniu do wszystkich rzeczy, które ludzie naprawdę chcą być otwarci: procesorów, sprzętu graficznego, interfejsów bezprzewodowych.

(Mógłbyś mieć otwarty zamiennik np. 555 lub LM741, który byłby bardziej ponadczasowy, ale jaki byłby sens? Czym różni się on istotnie od obecnych?)

Z pewnością istnieje pole do rozwoju sprzętu „społecznościowego”, ale zależy to od posiadania stabilnej, rozsądnej * społeczności, która może zgodzić się na to, czego chce i za co jest gotowa zapłacić. Ponownie wymaga dużo pracy.

* (Zastosowanie częściowo zamkniętego układu Broadcom w Raspberry Pi przyciągnęło niewielką, ale bardzo głośną grupę narzekających. Myślę, że tego rodzaju rzeczy zniechęcają rozsądnych ludzi do projektu, który byłby konieczny do wykonania projektu Open ASIC , Wymiana może być wykonana za około 5 milionów dolarów i roczną pracę, chyba że wystąpią katastrofalne przeszkody patentowe. Musisz stracić obciążony patentem sprzęt do dekodowania wideo i opracować licencję na zestaw instrukcji od ARM.)

Łańcuch narzędzi jest znacznie mniej dostępny dla mężczyzny na ulicy. Wszyscy i ich wujkowie mogą uzyskać kompilator, bazę danych ..., ale oscyloskop, generator funkcji, zapas na stanowisku, biblioteka części i ciężko zdobyte umiejętności korzystania z nich oznaczają po prostu, że będzie o rząd wielkości mniej graczy w otwartej grze sprzętowej.

Całkowicie zgadzam się z oceną „rzędu wielkości” dotyczącą tego, jak łatwe i dostępne jest otwarte oprogramowanie w porównaniu z otwartym sprzętem. Sprowadza się to do „bitów” i „atomów”. Koszt i problemy związane z pracą nad otwartym projektem oprogramowania są bardzo niskie, a narzędzia i infrastruktura (Internet, github i komputer) zostały opłacone przed rozpoczęciem otwartego projektu oprogramowania, więc koszt przyrostowy to Twój czas.

Otwarty sprzęt wymaga, aby uzyskać „atomy”, aby rozpocząć pracę nad projektem i jak stwierdzono w poprzednim poście:

• Korzystanie ze standardowego produktu firmy jest najtańszą opcją (od 5 do 100 USD) *
• Narzędzie FPGA kosztuje więcej (od 20 do 2000 USD)
• Twój własny niestandardowy układ ASIC (200 000 do 2 000 000 USD)
• Twoja własna fabryka do robienia części (500 000 000 do 2 mld USD)

„* Koszty te obejmują koszty rozwoju, a także koszty chipów

Teraz ruch sprzętowy z otwartym sygnałem mieszanym nie ma zalet wspomnianej powyżej opcji podobnej do FPGA z bardziej rozsądnymi kosztami rozwoju i kosztami urządzeń.

Firmy [tak, moja firma jest jedną z nich] pracują nad konfigurowalnymi rozwiązaniami sygnałów mieszanych, które wprowadzą model biznesowy podobny do FPGA do projektowania układów analogowych i mieszanych sygnałów. W niektórych przypadkach otwarty sprzęt w konfigurowalnym układzie z mieszanym sygnałem nadaje się do otwartych projektów sprzętowych bardziej niż obecnie projekty na poziomie PCB.

Tak, mówię, że konfigurowalna konstrukcja układu może być łatwiejsza niż konstrukcja płytki drukowanej.

Konfigurowalny układ zawierałby sprawdzone krzemowe IP, które można połączyć ze zmianami warstwy pojedynczej maski za pomocą zautomatyzowanych narzędzi projektowych podobnych do miejsca i trasy FPGA oraz przepływu konfiguracji. A projekty z mieszanym sygnałem nie stają się przestarzałe tak szybko, jak projekty cyfrowe, ponieważ obwody analogowe nie muszą ścigać nisko Moore'a jak projekty cyfrowe.

Możliwość pracy z rozproszonym zespołem nad zawartością konfigurowalnego układu może przynieść otwarte koncepcje oprogramowania i korzyści w zakresie projektowania otwartego sprzętu.

Naszym założeniem jest to, że następujące atrybuty pomogą zwiększyć popularność otwartego sprzętu:

• Standaryzowany, konfigurowalny sprzęt z mikroukładem sygnału
• Scharakteryzowane i udokumentowane bloki IP
• Niedrogie narzędzia do projektowania na wysokim poziomie, które wyodrębniają szczegóły projektowania układów na zamówienie
• Zautomatyzowana kompilacja projektów wysokiego poziomu do konfigurowalnych urządzeń
• Projektowanie narzędzi do udostępniania, które wspierają rozproszone zespoły