开源硬件的概念、历史与发展

时间:2016-11-19浏览:设置

开源硬件((Open Source Hardware)是指用与自由及开源软件相同的方式设计的计算机和电子硬件。开源硬件设计者通常会公布详细的硬件设计资料,如机械图、电路图、物料清单、PCB版图、HDL源码和IC版图,以及驱动开源硬件的软件开发工具包等。作为开源文化的一部分,开源硬件受开源软件的启发而确立,并扩展了开源的概念域,但其实践历史却比开源或开放软件还早,可追溯到集成电路发展初期。

  20世纪60至70年代,随着集成电路中大规模TTL集成电路技术的出现,业余无线电获得较大的发展,大批“火腿族”(HAM)为了交流、传播思想开始DIY自己的电台80年代到90年代,出现了超大规模集成电路,硬件设计门槛越来越高,设计方法也发生了很大变化,出现了电子设计自动化(EDA)技术,也诞生了很多免费的电子设计自动化软件,如ElectricXCircui等,硬件爱好者们可以便捷地使用这些工具设计电路。开源硬件概念正式确立源自1997年,开源运动的发起人之一,也是无线电发烧友(HAM)的布鲁斯·佩伦斯首次发起的“开源硬件认证计划”。其目的是为了让硬件制造商能够自行认证他们的开放硬件产品。该计划允许用户为设备更换操作系统,同时确保即使制造商倒闭,仍能有人为设备编写新的软件。1998年,荷兰代尔夫特理工大学的雷纳德·朗伯茨在互联网上建立了第一个开源硬件协作项目组Open Design Circuits,致力于协作设计开放、低成本的电路。朗伯茨之后创立了opencores.org开源社区,关注数字模块中的IP核部分,是目前世界最大的开源硬件IP核社区,总共汇集了将近900个项目其中最著名的项目是基于ASIC设计的OpenRISC1000开源处理器。

然而,由于半导体产业的特殊性,即使开源硬件在设计上已经没有障碍,但由于流片和生产成本过高,又无法通过规模生产来降低成本,因而开源硬件的发展一度深处困境,一些最初的开源硬件项目一度难以维持。进人21世纪,开源软件的流行以及包括Google在内的开源企业取得的巨大商业成功,再一次刺激了开源硬件的发展。随着FPGA的发展和SoC设计的出现,嵌人式系统市场的快速扩张,使得开源硬件一度面临的流片和生产成本高的问题得以解决。这一时期比较著名的项目包括Facebook设立的开源计算机项目(Open Computer Project) ArduinoBeagleBoard等基于FPGA的开源硬件开发平台项目,MakerBot Egg-Bot等开源桌面3D打印机项目等。特别是Arduin等开源硬件开发平台的出现,使得电子发烧友(创客)们像无线电时代一样,又拥有了可以通过设计、开发实现创意的简单便宜的平台工具。此外,部分先行者在从事进一步提升开源硬件效能的研究,如半导体芯片硅工艺替代技术(如碳纳米管、砷化锢等),符合Good Enough”原则系统的设计的研究。

开源硬件项目蓬勃发展的同时,开源硬件组织也不断成熟。一些专业协会组织不断出现,如2009年成立的开源硬件与设计联盟(Open Source Hardware and Design Alliance) , 2012年成立的开源硬件协会(Open Source Hardware Association)。相关组织与研究者也在着手从事开源硬件规范制定的工作,如开源硬件规范(Open Source Hardware Definition1.0),欧洲核子研究组织开源硬件许可证((CERN OHL)等。行业内最高级别的开源硬件峰会(Open Hardware Summit)自2010年以来,也已经成功举行了五届。开源硬件思想已渗透至硬件设计的各个层面,各种类型、大小的共同体不断涌现,开源硬件作为产业已经走上成熟发展的道路。



资料来源:《开源硬件:撬动创客教育实践的杠杆》祝智庭

编辑:刘雪飞

返回原图
/