製作開放原始碼的筆記型電腦

二月 20, 2014
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Project Novena–開放原始碼的筆記型電腦

一年半前,我開始了自製筆記型電腦的計劃,這可說是相當有勇無謀。與其說是我,事實上是「我們」。Sean “xobs” Cross和我、以及bunnie中的兩位。說到自製筆電,就彷彿改造本田的Civic車款,加上1000馬力一樣,沒有什麼實用性。話雖如此,卻很難停手,我們也是一樣。
自製筆電的第一個目標,就是要能夠每天使用。我花了數年時間在Chumby上製作硬體平臺,很可惜幾乎沒有使用過。雖然我的父母和兄弟們都很喜歡那個可愛的箱型電腦,但對我這樣的極客來說實在是不夠力。

我試著用「如果我買了這東西,會花多少時間使用」來決定我的金錢分配。比方說,我有一張很棒的床,人生中的三分之一都在上面度過,剩下的三分之二則用來打電腦(我可不接受將主力機降級到平板或是手機)。於是乎,要做個每天都會用的東西,那筆記型電腦就是最棒的候選人了。

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我總是在敲打鍵盤。

這個專題也起源自我想學習所有與硬體相關的事物。我在這個專題之前,從來沒有碰過如千兆乙太網(RGMII)SATAPCI-EDDR3、氣量計、eDP、連對應35W的變壓器都沒有用過,我只用過10W以下的,所以用內藏開關的變壓器就可以了。自製筆記型電腦對我來說,類似不受預算與時間限制的工作專題,是一個拓展自身界限絕佳的機會。

另一個動機是,我對開放原始碼硬體的熱情。我非常贊成公開硬體的設計圖,如果不能破解的話,那和從未擁有是一樣的。設計圖在這

這專題剛開始的時候,我和幾位hard core的開放原始碼狂熱支持者一起進行公開化的工作,但在Edward Snowden揭發NSA(美國國家安全局)利用了硬體生態圈(Hardware ecosystem)的隱密性來進行間諜活動的事件後,世界就改變了。我們並不是腦袋壞掉的偏執狂」。

當然,我們的Novena專題在技術上大概就像矽毒silicon poisoning一樣脆弱,但至少地讓其共享特性與公開化能更進一步,是個往正確方向且明確的進展。像這樣有點不顧後果的原則,雖然能夠成為這趟旅程重要的原動力,但在實際執行上,還是需要精確的條件。

因此,截取上述原則的重點,我整理了一些設計相關的條件。

  • 所有的零件都需附屬在公開自由合約的狀態(NDA-free)。即使只有這樣一個條件,也大幅減縮了其他可能的選擇。比方說,在這樣性能的等級中,Freescale是唯一的系統晶片(SoC)供應商,但點開他們的網站,可以下載近乎6000頁的編程手冊,站在他們的立場來看,這是相當勇敢的行為,非常值得稱讚。
  • 低價化並非目的。我以入門級單核心的系統晶片(SoC)為基礎,並不是為了製作功能有限的平臺,也完全沒想過要跟BroadcomRaspberry Pi競價。
  • 不過,我也無法使用獨角獸的毛髮。其實我考慮過真皮外殼(因為使用的時候可以聞到真皮的味道感覺應該不錯)。理想的狀況是所有的晶片都要能夠在像Digi-Key這樣的商店買到,還有,這些零件都至少要有5年的壽命。
  • 電池的部分用遙控車常見的便宜電池就行了。尺寸、續航力、容量都可以自己決定,但也因此讓這個問題變得有點難回答:「電池的壽命是多久?」因為這取決於使用者的選擇。但我設想了一個劇本:一個橫跨西伯利亞鐵路的旅程,一個星期的零充電之旅。
  • 顯示器也是使用者可以自己設定的。美國的供應鏈在High-end螢幕上很弱,在我的西伯利亞鐵路劇本,筆電需要能夠讓像Pixel Qi這樣的省電型螢幕發揮機能,但我並不希望只限定在這點上。於是設計了具有最大程度彈性、能夠對應到便宜螢幕的主機板。
  • 為了讓筆電能夠符合我所設想的劇本,決定不用binary blob。這會有點麻煩,因為Wifi卡的選擇就會變得非常嚴格。不用GPU、影片的解碼只用軟體解決。不過整體來說,這個選擇並沒錯,即使沒有binary blob,這臺筆電還是很好用,我們30C3的演講跟之前的準備,都是用它完成的。
  • 在物理設計上,必須要讓拆解簡單化。鍵盤如果需要轉開很多螺絲才能拆下來的話是不行的,在我們的設計中,只要兩個螺絲就可以拆解。
  • 筆電不需要特別輕或薄,跟2000年時候3公分厚的ThinkpadInsprions差不多就可以了。
  • 這臺筆電必須要在改造硬體時方便使用,因此主機板便用了像FPGA這樣比較特別的設計。
  • 這臺筆電也必須是一個方便的安全系統改造平臺,所以做了比較特別的設計,包含2Ethernet介面、USB OTG port256 MiB DDR3 RAMFPGA的高速擴充連接埠(expansion connector)。
  • 這個電腦的韌體必須從原始碼開始製作,因此需要某種程度以上的性能,也需要可以對應SSDSATA介面。

 
努力了一年半的結果,我們的筆電已達實用等級。主機板穩定性高、顯示器是13吋、2560×1700239ppi)附背光的液晶螢幕。外殼是鋁合金的50527075內骨骼格式,外側由真皮包覆,內側則貼了紙(我超愛書和紙工藝的)。裝飾板(cosmetic panels)則是用Form 13D印表機列印而成。雖然離Thinkpad Carbon X1還差得遠,但帶出國外旅行幾次時都挺粗暴地對待它,也幾乎每天使用,它還是完好沒有解體。

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筆電與用來製作面板的Form1 3D成型機。

即使外觀充滿手作感、性能比較樸素,價格也很高,這筆電在駭客之間卻獲得了相當高的人氣,這讓我滿驚訝的。這些正面回饋給了我們勇氣,我們決定啟動大幅簡化後盒狀設計(就像是附有電池的一體成型電腦)的群眾集資計劃。沒錯,最終的設計,會很不同於你現在看到這個手作原型。
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這是最初製作的兩個筆電原型,分別用紅色絨面羊皮、以及綠色絨面豬皮包覆。

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鍵盤周圍的特寫。

我們認為活動在農曆過年後開始比較恰當,可能是2月底或3月。關於之後的進展,希望大家來follow推特@novenakosagi囉。


[原文]
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