为什么开放式硬件如此稀有？[关闭]

34

我试图理解为什么开放硬件要比软件难得多。我尝试过在线浏览，但找不到令人满意的解释。

我知道，硬件要保持专有性要容易得多，而对逆向工程则要困难得多（不可能）（就IC而言，而不是PCB），但是为什么这样做会阻碍开放的硬件计划呢？

它是制造成本吗？是否缺乏有关硬件设计的共享知识？是否涉及复杂性？

随着FPGA的出现，使硬件的设计变得如此容易（尽管它们本身也是专有的），我希望开放式硬件的发展速度将比以前快得多。

很抱歉，如果问错地方了，但这已经困扰了我大约一年，让我希望我选择了计算机科学而不是计算机工程。

— 苛性的
source

1

喜欢opencores.com吗？

— 马特·杨

8

老实说，我认为它没有太多用处。每天，消费者都可以下载开源软件并使用它来满足他们的生活需求，一款开放软件有数百万潜在的最终用户。自由硬件设计的“市场”比自由软件的市场小许多数量级，所以我想人们对此的兴趣要小得多。

— 蒂姆（Tim）

3

“这个问题不适合我们的问答形式。这个问题可能会引起辩论，辩论，民意调查或扩大讨论范围。”

— Photon

1

也就是说，在董事会一级，有许多已发布的设计供任何人重新使用。例如，在各种厂商的应用笔记和参考设计中。他们没有将这些设计标记为“开放式硬件”，但是它们的存在意味着从FOSS角度讲真正的“开放式”设计几乎是不需要的。

— Photon

1

因为软件只是代码，但是硬件需要实际的工作和才能来设计吗？认真地说，我认为其中很多是需求少得多。您仍然必须构建硬件设计以从中获取任何东西，而获取某些软件并使用它显然要容易得多。

— Olin Lathrop

28

每个人都可以在家中编辑源代码，很少有人拥有芯片制造厂来淘汰几个定制芯片。字节是自由创建和分发的，材料则不是。

还有一个问题是源代码是可移植的，尽管CAD文件等是可移植的，但还有很多开销，错误和设置成本的浪费。

3D打印跨越了一些边界，对于（零件和PCB的）较旧的加工技术，可能需要付出一些努力。

编辑添加：重新阅读该问题，或者与FPGA有关的问题的意图，我要说的是，对于许多人来说，它们目前仍然是一门黑手艺，而对于大多数人来说却不是。在努力，理解和工具方面，进入门槛很高。

— 约翰·U
source

5

这是真正的答案。硬件成本更高。

— Joel B

3D打印是一个很好的例子。请参阅thingiverse.com，以了解随着3D打印机变得越来越易于使用而发生的爆炸。

— 蓬松的

值得注意的是它带来的“ Apple效果”-可能需要一段时间才能进行3D打印，并且可以很轻松地将CNC机床家用更长的时间...但是使它变得简单易用却带来了与其他具有相同（或更好）功能但学习曲线/进入障碍更陡峭的产品相比，苹果使他们的产品易于使用的方式也增加了工作量。用户友好是（这些天）一个很老套的术语，但是从根本上讲，这正是使苹果公司拥有数十亿美元的能力。

— 约翰·U

10

开放硬件实际上并不难获得。Sparkfun，Adafruit和Arduino等公司公开提供原理图和固件。我们也不要忘记那里的制造商社区为Open Hardware做出了巨大贡献。还有开源硬件协会（但您可能已经知道了！）。

看起来开源软件比开放硬件要突出一些，但是开放硬件已经存在了，而且规模很大。只需在Instructables上花费2分钟，您就会看到。缺乏共享知识绝对不是问题。

当然，您可能不会看到很多免费的（如自由）verilog或VHDL代码，但它们在那里。看起来像微控制器而不是FPGA确实使开放的硬件/制造商社区飞速发展。

— 超级小猫
source

我想我应该进一步澄清我的问题。是的，那些公司确实提供其原理图和电路板布局，但是许多开放硬件项目仍然使用高度专有的IC。

— 苛性

4

每个人都可以在家中编辑源代码，很少有人拥有芯片制造厂来淘汰几个定制芯片。

— John U

1

@JohnU您的评论值得回答。

— shimofuri

那我会做到的！

— 约翰·U

是的，直到他们发怒其他公司采取计划并完全按照开源的意思制作并复制为止（阅读：超级便宜的中国仿制）。查看MakerBot。他们开源，因为他们不喜欢开源的后果，即任何人都可以用硬件做任何事情。

— 路人2013年

7

我看到您在评论中澄清了一些与开放硬件有关的事情，从真正的意义上来说，人们可以从头开始自己的设计和制造，而不是发布基于专有零件的设计。

它确实很大程度上取决于制造成本和复杂性。现在以您的OpenRISC为例，想到了三个主要选择，这些成本非常可观，但表明以数百至数千个单位而不是数百万个单位生产的东西：

请改用专有的ARM平台，并从Atmel或20多家其他制造商那里购买芯片。成本说每个零件5美元，芯片有充分的证明和证明，并且安装成本/交货时间几乎为零。它们不需要太多的支持电路，并且很多都采用封装或廉价的原型板，可以轻松地手工焊接。
使用OpenRISC处理器，添加支持外设并加载到FPGA上。绝对可以实现的“在家” /开放式硬件项目，并且安装成本也不高。然而，正如您所指出的那样，FPGA仍然是专有的，包括支持电路在内的每片价格更可能为20美元，更不用说许多封装都很难手工焊接。
选择OpenRISC处理器，添加支持外围设备，并在您选择的制造厂生产ASIC，您甚至可以购买自己的设备。在现有的制造工厂生产ASIC会花费数十万个标记，购买自己的生产设施将需要花费数亿美元。

要记住的另一件事是，尽管FPGA在某些设计中确实使事情变得容易，但它们实际上仅覆盖数字域。大多数现实世界的设计都需要大量的模拟支持电路来执行其最终功能，因此，FPGA可能不是您所认为的通用解决方案。

— 彼得·J
source

5

自由软件的“重新分发副本的自由”和“修改自由”方面的确不能很好地转化为硬件。有工作和成本与复制板，以及相关联的多用复制一个ASIC多个相关联的（经修饰的或其他方式）。在可预见的将来，这根本不会超出普通用户的承受范围。

另一个因素是快速过时。一些开放的UNIX软件已有30年的历史了；GCC大约25岁。开放硬件通常在开始显得过时之前会更短。人们真正想要开放的所有事物尤其如此：处理器，图形硬件，无线接口。

（您可以公开替代555或LM741，这将更加经久不衰，但是有什么用呢？与当前的有什么实质性区别？）

当然，“社区”硬件开发还有一定的余地，但这取决于拥有一个稳定，明智的*社区，该社区可以同意自己想要的东西并愿意为此付费。再次，需要很多工作。

*（在Raspberry Pi中使用半封闭的Broadcom芯片吸引了一小部分但非常生气的投诉者。我认为这种事情使明智的人脱离了进行Open ASIC设计所必需的项目除非有灾难性的专利障碍，否则大约需要500万美元和一年的工作才能完成更换。您将不得不失去专利保护的视频解码硬件，并制定ARM的指令集许可。）

— pjc50
source

2

并不是让SOC封闭的硬件引起人们的愤怒，甚至包括与GPU无关的方面，也缺少完整的公共数据表。该问题和采购问题实际上限制了社区派生，这可能会解决董事会问题，从而阻止非好奇心应用程序的采用。

— 克里斯·斯特拉顿

4

工具链对于街上的人来说要少得多。每个人及其叔叔都可以获得编译器，数据库等信息，但是示波器，函数发生器，工作台电源，零件库以及使用它们的来之不易的技巧仅意味着减少了几个数量级的参与者在开放式硬件游戏中。

— 斯科特·塞德曼
source

3

我完全同意开放软件相对于开放硬件的易用性的“数量级”评估。它确实归结为“位”与“原子”。与从事开放软件项目相关的成本和麻烦极低，并且在开始您的开放软件项目之前已经为工具和基础架构（Internet，github和您的PC）支付了费用，因此增加的成本就是您的时间。

开放式硬件确实需要您获得“原子”才可以开始该项目，并且如先前的文章所述：

使用公司的标准产品是您成本最低的选择（5至100美元）*
FPGA工具的成本较高（20至2000美元）
您自己的自定义ASIC（200,000美元至2,000,000美元）
您自己的晶圆厂来制造零件（$ 500,000,000至$ 2B）

'*这些成本包括开发成本以及芯片成本

现在，开放式混合信号硬件运动不再具有上述类似FPGA的选件的优势，因为它具有更合理的开发成本和器件成本。

公司[是的，我的公司就是其中之一]公司正在努力开发可配置的混合信号解决方案，以将类似于FPGA的业务模型引入模拟和混合信号芯片设计。某种程度上，可配置混合信号芯片中的开放式硬件将比当今的PCB级设计更适合于开放式硬件项目。

是的，我是说可配置芯片设计可能比PCB设计更容易。

可配置芯片将包含经过硅验证的IP，可以通过类似于FPGA布局和布线以及配置流程的自动化设计工具将其与单掩模层更改互连。而且，混合信号设计不一样迅速，因为模拟电路干什么去了过时的数字设计并不需要追逐摩尔定律的下降，像数字设计。

可以想象，与分布式团队合作处理可配置芯片的内容可能会带来开放软件概念，并为开放硬件设计带来好处。

我们的前提是以下属性将有助于使开放式硬件更受欢迎：

标准化的可配置混合信号芯片硬件
表征并记录的IP块
经济实惠的高级设计工具，可抽象出全定制芯片设计细节
自动将高级设计编译为可配置设备
支持共享团队的设计共享工具

— w
source