Das TeckelBoard

Wie wird's richtig Open Source Hardware?

Hagen SANKOWSKI - hsank@nospam.chipforge.org

20. April

Hardware Freedom Day

http://www.hfday.org

Initiert durch die Digital Freedom Foundation

"Wann ist Software Open Source Software?"

"Es gilt einige Kriterien zu erfüllen, damit sich eine Software 'Open Source Software' nennen darf.

• "Das Programm darf ohne Beschränkung eingesetzt werden."
• "Es ist erlaubt zu studieren, wie das Prgramm arbeitet und es an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Dazu muss der Quelltext der Software in einer für den Menschen lesbaren und verständlichen Form vorliegen."
• "Kopien des Programms dürfen weitergegeben werden, so dass auch andere es nutzen können."
• "Das Programm darf verbessert und die Verbesserungen dürfen weitergegeben werden."

Quelle: FAQ des deutschen BSI

Basis ist das Urheberrecht mit dem (c) Copyright. Jedes Werk genießt dessen Schutz.

• Software => Source Code, Makefiles, ..
• Hardware => Schaltpläne, Symbole, ..

Das Urheberrecht betrifft nur die Darstellung des Werkes, nicht aber das Dargestellte.

Konstruktionsunterlagen unterliegen Urheberrecht, nicht aber die Konstruktion selbst.

Lizenz

betrifft nur die Darstellung des Werks (Konstruktionsunterlagen!)

Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Open-source_hardware

Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_free_and_open-source_software_licenses

GNU Standpunkt: http://www.gnu.org/licenses/license-list.html

• aus der GPL Familie (GPL, LGPL, FDL, ..)
• aus der BSD Familie (FreeBSD, Apache 2.0, ISC, ..)
• aus der Creative Commons Familie (CC BY, CC BY-SA, ..)
• selbstgemacht für Open Source Hardware (CERN, TAPR, ..)

Meinungen:

• http://www.openbsd.org/policy.html - OpenBSD
• https://netzpolitik.org/2013/open-source-software-exponentielles-wachstum-weniger-copyleft/ - netzpolitik.org

frei vs. offen

• offen:

Alle Unterlagen sind öffentlicht, offen einsehbar.

• frei:

Alle Unterlagen sind frei, gemäß den 4 digitalen Freiheiten.

=> Free and Open Source Software (FOSS)

Aber HARDWARE?

TeckelBoard - Zielstellung

Konsequent im Geiste von Open Source mit öffentlichem Entwicklungsprozess.

• Keine falschen Kompromisse!
• freie Lizenzen
• freie Konstruktionsunterlagen (Schaltbild, Symbole, PCB, ..)
• Verwendung von freien Tools (EDA, Compiler, ..)
• freie FPGA Cores (Verilog HDL, ..)
• freie Embedded Software (Bootloader, OS, ..)
• offenes Repository
• "Release early, release often."

dt: Freie Hardware => engl. Open Source Hardware

TeckelBoard - Keyboard to-go

• Netbook Klasse
• energiesparend, USB-powered, Akku
• klein, einbaufähig in (richtige) Tastaturen (zBsp. IBM Modell M, die mit dem "Klick")
• Flashdisc (SD, CF, ..) wechselbar
• netzwerkfähig (Ethernet, SFP, ..)
• graphikfähig (VGA, DVI-I, ..) über Buchse, kein eigenes Display
• Stealth-Mode, auch nur als externe Tastatur verwendbar (USB OTG)
• FOSS Betriebssystem (Linux, NetBSD, ..)
• FPGA Entwicklungsumgebung
• t.b.d.

TeckelBoard - System-on-Chip (SoC)

• Dual-Core ARM Cortex A9 MP (ARMv7-A Architecture)
• 16-bit/32-bit Memory Interface (LPDDR2, DDR2, DDR3) bis 1GByte
• 2x Ethernet (per PHY 10/100/1000 MBit RGMII)
• 2x USB 2.0 OTG (per PHY)
• SD Card Interface (bootbar)
• 28k .. 350k frei konfigurierbare Logic Cells (FPGA)

alles auf einem Chip => Xilinx Zynq-7000 AP SoC family

Wie wird's nun Open Source Hardware?

0. offene Ausarbeitung der Spezifikation

1. offene Wahl der EDA Tools

2. offene Erstellung der Konstruktionsunterlagen

3. offene Auftragsvergabe, -fertigung und -finanzierung

4. offene Dokumentation

5. offene Inbetriebnahme und Erstellung der Firmware

6. offene Workshops und Vorträge

Community matters!

0. Spezifikation

offline:

• FAQ Session im Anschluß
• Linuxwochen AT, beim Bier, ..

online:

• Email, Mailingliste, ..
• Wiki
• t.b.d.

1. EDA Tools

• KiCAD - Schematic & PCB artwork

+ Multiplattform (Windows, MacOS X, Linux, ..)

+ Importfilter für EAGLE-Symoble

- unklare Lizenz für EAGLE-Symoble

• gEDA - GPL'd Electronic Design Automation / gschem and friends

- wenige Symbole

FOSS'iger: gEDA

2. Konstruktionsunterlagen

Arbeitsschritte

• Chips auswählen, Datenblätter besorgen, verifizieren
• Symbole und Footprints malen
• Schaltplan und BOM erstellen
• Board anlegen, Komponenten grob platzieren
• Board (auto-)routen
• Design Rule Checks
• Gerberfiles exportieren

Repository https://github.com/chipforge/TeckelBoard

3. Fertigung

• Crowd Founding
• Auftragsfertigung
• ?

4. Dokumentation

• https://elinux.org/Main_Page - Embedded Linux Wiki
• ?

5. Firmware

Live Linux System für ARM?

• https://grml.org GRML aus Graz
• https://tails.boum.org Tails - Privacy for anyone anywhere
• https://www.knoppix.org Knoppix mit Sehbehindertenunterstützung

andere kleine, feine FOSS Systeme?

6. Öffentlichkeitsarbeit

• Linuxwochen AT (Graz, Eisenstadt, Wien)
• ?
• Artikel in Embedded Systems Zeitschriften (online/offline)
• Einbau-Workshop im August (OHM/Holland)

Jeder kann dabei sein!

• https://github.com/chipforge/TeckelBoard - Schaltpläne, Symbole, Unterlagen

Hagen SANKOWSKI

GSM: +49 176 20 66 20 90

Email: hsank@nospam.chipforge.org

Links, Verweise, Referenzen

ARM Architektur

• https://de.wikipedia.org/wiki/ARM-Architektur - deutsche Wikipedia
• https://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture - englische Wikipedia
• https://cre.fm/cre151 - ChaosRadio Express 151, absolut hörenswerter Podcast
• http://infocenter.arm.com/help/index.jsp - ARM Architecture Reference Manual (ARM ARM)

ARM Boards

• http://beagleboard.org/ - BeagleBoard mit TI OMAP 3
• http://pandaboard.org - PandaBoard mit TI OMAP 4
• http://www.zedboard.org - ZedBoard mit Xilinx Zynq-7020 AP SoC
• http://elinux.org/eoma-68.htm - EOMA-68 Spezifikation für ARM Module (diverse SoC

Open Source Hardware

• https://elinux.org/Main_Page - Embedded Linux Wiki
• https://de.wikipedia.org/wiki/Freie_Hardware - deutsche Wikipedia

Open Source Tools

• http://www.geda.seul.org - gEDA Tool Suite
• http://www.lis.inpg.fr/realise_au_lis/kicad - Schematic & PCB artwork
• http://icarus.com/eda/verilog - Icarus Verilog Simulator
• http://ghdl.free.fr - VHDL Simulator
• http://www.freehdl.seul.org - VHDL Simulator
• http://www.staticfreesoft.com - The Electric VLSI Design System
• http://www-asim.lip6.fr/recherche/alliance - Alliance the free VLSI cad system
• http://bach.ece.jhu.edu/~tim/programs/magic - Magic VLSI layout tool

Cores

• http://www.opencores.org - Portal für Cores mit (L)GPL & Co. Lizenzen

sonstiges

• http://www.circuitbee.com/help/eagleimport - eagle2kicad.ulp Script

Danke Graz!

• https://github.com/chipforge/TeckelBoard - Schaltpläne, Symbole, Unterlagen

Hagen SANKOWSKI

GSM: +49 176 20 66 20 90

Email: hsank@nospam.chipforge.org