現(xiàn)在有一個(gè)愈來愈明顯的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，它正開始影響到設(shè)計(jì)世界乃至工程師的創(chuàng)新方式，有些人甚至說是在醞釀一場(chǎng)革命。開源正以超乎我們想象的速度進(jìn)入硬件世界，其代表是Raspberry Pi、Arduino、3D打印、嵌入式Linux，以及強(qiáng)大的社區(qū)知識(shí)共享與反饋，它可能成為設(shè)計(jì)循環(huán)中一個(gè)日益民主化的方案。
在開源世界中，硬件要落后軟件數(shù)年時(shí)間，后者主要是由Linux帶領(lǐng)。這種差異的主要原因是：硬件是實(shí)際的，因此復(fù)制成本更高，更困難。除此以外，有些情況下的許可仍很模糊，有關(guān)IP竊賊和誰(shuí)將受益的擔(dān)憂也讓人望而卻步。
但對(duì)很多設(shè)計(jì)工程師、制造商、黑客或玩家來說(還包括像SparkFun和Gadget Factory這樣的年輕公司，甚至更多現(xiàn)有的業(yè)內(nèi)成員)，好處超過了顧慮，包括能夠從當(dāng)前分享的工作快速做出原型、獲得用戶社區(qū)的意見，以及低成本或無進(jìn)入成本。對(duì)很多人而言，這些好處提高了專業(yè)工程能力。開源硬件正在試圖進(jìn)入一切事物的設(shè)計(jì)中，從能夠給照片加胡子的玩樂型人臉識(shí)別相機(jī)，到智能手表，再到太空跳傘(由紅牛同溫層計(jì)劃所贊助的超高空跳傘)中使用的技術(shù)。
<開源硬件是其設(shè)計(jì)向公眾開放的硬件，任何人都可以在該設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上研究、修改、分發(fā)、制造和銷售該設(shè)計(jì)或硬件。>
對(duì)于不同的公司或工程師，什么是開源，什么不是開源，定義上可能有些模糊。開源硬件協(xié)會(huì)(OSHWA)的定義是這樣的：開源硬件是其設(shè)計(jì)向公眾開放的硬件，這樣，任何人都可以在該設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上研究、修改、分發(fā)、制造和銷售該設(shè)計(jì)或硬件。硬件的來源(即產(chǎn)生設(shè)計(jì)的東西)優(yōu)先選擇方便修改的格式。理想情況下，開源硬件使用現(xiàn)成的元件與材料、標(biāo)準(zhǔn)工藝、開放基礎(chǔ)架構(gòu)、無限制的內(nèi)容，以及開源的設(shè)計(jì)工具，從而將個(gè)人制造和使用硬件的能力最大化。開源硬件在共享知識(shí)和鼓勵(lì)通過設(shè)計(jì)的公開交換來實(shí)現(xiàn)商務(wù)目標(biāo)的同時(shí)，賦予了人們控制自身技術(shù)的自由。
提示
● 開源可以提高專業(yè)工程與設(shè)計(jì)水平，因?yàn)樗S富了創(chuàng)意，提供了快速原型路徑，并且鼓勵(lì)學(xué)習(xí)與知識(shí)共享。
● 作為日益民主化的設(shè)計(jì)方案的一部分，來自開源社區(qū)的用戶反饋?zhàn)兊迷絹碓秸滟F。
● 并非只有新興公司和獨(dú)立黑客與制造商涉入開源領(lǐng)域，成熟的電子公司，包括Atmel和德州儀器公司也參與其中。
● “免費(fèi)”與“開源”不是一回事，開源硬件和開源軟件的定義主要依賴于許可。
● 開源可以帶來收益，有些開源硬件公司已取得相當(dāng)可觀的增長(zhǎng)和利潤(rùn)。
不過，開源硬件在工程師和開發(fā)人員心中激起的精神與熱情是無法定義的。Burning Man和Maker Faire這些通過開源硬件表達(dá)創(chuàng)意的活動(dòng)都充分展現(xiàn)出了這種激情。
Atmel公司就是其中之一，它多年來一直在為Arduino這樣一個(gè)領(lǐng)先的開源電子原型平臺(tái)和社區(qū)歡呼。該公司還在繼續(xù)做自己的傳統(tǒng)系列，但也已經(jīng)開始將Arduino整合到一些產(chǎn)品中(圖1、2)，并在今年5月的Maker Faire Bay Area展示了其Arduino開發(fā)板，開發(fā)板采用了Atmel AVR UC3、megaAVR，以及基于SAM3X8 ARM處理器的MCU。
圖1：Atmel公司的應(yīng)用工程師Bob Martin破解了一臺(tái)萬代公司的六爪電子小強(qiáng)，在里面放了一個(gè)Atmel微控制器，這樣，它就具備了智能功能。
圖2：Agent智能手表，以Atmel SAM7X動(dòng)力Netduino為原型，提供與智能手機(jī)的雙向通信、無線充電以及較長(zhǎng)電池壽命。
Atmel開源設(shè)計(jì)的成果包括Agent智能手表，其原型基于一個(gè)Atmel SAM7X動(dòng)力的Netduino開源電路板。Agent由Secret Labs與House of Horology制造，Kickstarter推出，截止本文發(fā)稿時(shí)，已經(jīng)獲得了85萬美元資金，是其最初設(shè)定的10萬美元目標(biāo)的8.5倍。智能手表預(yù)計(jì)會(huì)在今秋上市，該手表采用雙處理器設(shè)計(jì)，包括一個(gè)Atmel公司的SAM4S微控制器和一個(gè)tinyAVR。
Atmel公司開源社區(qū)經(jīng)理Eric Weddington指出，采用Arduino和開源硬件做原型，然后做進(jìn)一步產(chǎn)品開發(fā)的公司數(shù)量明顯增加。Weddington說：“工程民主化，我們都是目擊者。Arduino使處理復(fù)雜的嵌入式工程變得容易，而在過去，這一直是那些有廣泛軟硬件技能的工程師的工作范疇，他們要處理相互沖突的約束和要求，尤其是在深度嵌入式系統(tǒng)中。一直都是一群非常專業(yè)的人士才能處理嵌入式系統(tǒng)。但有了開源硬件、Arduino以及開源軟件后，使用嵌入式系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)單，任何從未做過嵌入式工程的人都可以參與進(jìn)來。對(duì)我來說就是這樣。它開啟了巨大的創(chuàng)造力。人們用Arduino可以做各種工作?！?
Atmel并非電子工程領(lǐng)域唯一一家將開源整合到自身戰(zhàn)略中的著名公司。德州儀器公司通過其LaunchPad套件和BeagleBoard與BeagleBone產(chǎn)品來支持開源。BeagleBoard.org是一個(gè)專業(yè)開發(fā)人員與愛好者聚集的社區(qū)，他們?cè)谶@里相互合作、展示項(xiàng)目、咨詢問題、提供反饋。該社區(qū)于2008年面世，現(xiàn)在每周平均有5萬次點(diǎn)擊，是業(yè)內(nèi)最活躍的開源社區(qū)之一。
TI公司Beagle家族的最新成員是45美元的1GHz BeagleBone Black開源Linux計(jì)算機(jī)(圖3)，該產(chǎn)品發(fā)布于4月份的DESIGN West，采用了該公司1GHz Sitara AM335x ARM Cortex-A8處理器。超過30塊插件板(BeagleBoard.org社區(qū)管它叫“cape(披肩)”)都兼容BeagleBone Black，預(yù)期還會(huì)有更多的cape。迄今為止，BeagleBone Black與這些cape的整合(如3D打印機(jī)、DMX照明控制器、蓋革計(jì)數(shù)器、遙控潛水艇以及LCD觸摸屏等)都獲得了積極的評(píng)價(jià)。
Black甚至獲得了Limor “Ladyada” Fried的贊許，最近她因自己的工作而被《創(chuàng)業(yè)家》雜志授予當(dāng)前工程師類別的年度創(chuàng)業(yè)家稱號(hào)，她是一名開源設(shè)計(jì)的長(zhǎng)期支持者，并建立了Adafruit Industries公司，該公司正在銷售Black平臺(tái)。
圖3：45美元的Beagle Bone Black只有信用卡大小，是Linux計(jì)算機(jī)開源軟硬件開發(fā)平臺(tái)。
BeagleBoard.org的共同創(chuàng)始人、TI公司嵌入式處理器軟件架構(gòu)經(jīng)理Jason Kridner指出，免費(fèi)硬件與開源硬件之間存在著一個(gè)差異。他解釋道：“你可以免費(fèi)獲得它們，但仍然有一些東西在許可條款內(nèi)，它限制了你的范圍和可做的工作。是否開源只在于許可條款，無關(guān)花錢多少或者是否花錢。有時(shí)候，某些事件需要有回報(bào)，這是社區(qū)成長(zhǎng)的一個(gè)重要部分。但多數(shù)情況下，我們會(huì)試圖保證你可以做自己想要的事，以及可以用硬件做自己想做的事。”
回報(bào)通常是以在這些開源社區(qū)進(jìn)行反饋的形式。Chris Taylor是SparkFun電子公司的工程師，該公司是一個(gè)已成立十年的開源硬件公司，發(fā)展迅速，現(xiàn)已擁有130多名雇員，450件原創(chuàng)產(chǎn)品。他表示：“社區(qū)提供的最有價(jià)值元素是改進(jìn)循環(huán)、反饋循環(huán)。”
Taylor補(bǔ)充道：“以我們SparkFun為例，當(dāng)我們?cè)诰W(wǎng)上貼出了一個(gè)設(shè)計(jì)的代碼，就會(huì)有人得到這個(gè)代碼并加以使用，發(fā)現(xiàn)要改進(jìn)的地方或錯(cuò)誤，我們可以立即修改，這多虧有了社區(qū)。如果硬件有可改進(jìn)的地方，產(chǎn)品頁(yè)面就像一個(gè)論壇，可以提交一個(gè)評(píng)論。由于它是開源的，因此任何人都可以做改進(jìn)，當(dāng)SparkFun看到這些，就可以將這些修改加入版本修訂循環(huán)中。于是，因?yàn)橛猩鐓^(qū)，下一個(gè)產(chǎn)品版本就會(huì)更好。這種反饋與產(chǎn)生新產(chǎn)品的敏捷性相結(jié)合，就是擁有開源社區(qū)的優(yōu)勢(shì)。”
