Một chuyên gia phần cứng đã thành công trong việc dịch ngược toàn bộ sơ đồ và bố cục của Raspberry Pi Compute Module 5 , làm bùng phát cuộc tranh luận mới về quyết định giữ thiết kế phần cứng đóng của foundation. Dự án này bao gồm việc tháo rời tất cả các linh kiện khỏi bo mạch và chà nhám 16 lớp để chụp ảnh độ phân giải cao phục vụ phân tích.
Quy trình Dịch ngược:
- Tháo rời các linh kiện vật lý khỏi bo mạch
- Đo lường tất cả các bộ phận bằng đồng hồ đo LCR
- Chà nhám từng lớp một (tổng cộng 16 lớp)
- Quét từng lớp với độ phân giải 9600 DPI
- Truy vết hình ảnh trong phần mềm thiết kế KiCad
- Tái tạo và xác minh sơ đồ mạch
Quá trình dịch ngược tỉ mỉ
Nỗ lực dịch ngược đòi hỏi sự tận tụy và kỹ năng kỹ thuật cao. Kỹ sư đã tháo rời từng linh kiện khỏi bo mạch CM5 , đo đạc chúng bằng thiết bị chuyên dụng, sau đó có phương pháp chà nhám từng lớp của bo mạch phức tạp 16 lớp. Mỗi lớp được quét ở độ phân giải 9600 DPI, tạo ra những hình ảnh chi tiết có thể được vẽ lại trong phần mềm thiết kế. Phương pháp phân tích phá hủy này, dù hiệu quả, nhưng hoàn toàn phá hủy bo mạch gốc trong quá trình thực hiện.
CM5 sử dụng cấu hình được gọi là 2+H+2 với bốn lớp microvias và các kết nối cơ khí chôn sâu xuyên suốt 16 lớp, khiến nó trở thành một trong những bo mạch điện tử tiêu dùng phức tạp nhất hiện nay.
Thông số kỹ thuật CM5 :
- PCB 16 lớp với cấu hình 2+H+2
- Bốn lớp microvia: 1-2, 2-1, 15-16, 16-15
- Via cơ khí chôn sâu kết nối các lớp 2-15
- Xử lý điện dung ngoài >355μF
- Mạch hot-swap với MOSFET nối tiếp ( DMN3038LFGG )
Cộng đồng đặt câu hỏi về cam kết phần cứng mã nguồn mở
Dự án dịch ngược đã làm bùng phát lại các cuộc thảo luận về lý do tại sao Raspberry Pi không phát hành sơ đồ chính thức cho phần cứng của họ. Nhiều thành viên cộng đồng chỉ ra mối quan hệ mật thiết của foundation với Broadcom là trở ngại chính, mặc dù những người khác cho rằng điều này không nên ngăn cản tính minh bạch trong thiết kế phần cứng.
Sứ mệnh ban đầu là đưa trẻ em vào lĩnh vực máy tính với một bo mạch chi phí thấp, tương tự như C64 vào những năm 80. Nhưng rõ ràng điều đó chỉ với tư cách người dùng chứ không phải người sáng tạo.
Các nhà phê bình cho rằng foundation đã chuyển hướng khỏi gốc rễ giáo dục của mình, đặc biệt là sau khi niêm yết công khai. Việc thiếu tài liệu phần cứng mở khiến các nhà phát triển gặp khó khăn đáng kể trong việc tạo ra các dự án tiên tiến, khắc phục sự cố hoặc học hỏi từ các kỹ thuật thiết kế bo mạch chuyên nghiệp.
Ứng dụng thực tế và hạn chế
Các sơ đồ được dịch ngược phục vụ nhiều mục đích thực tế ngoài việc thỏa mãn tò mò. Các nhà phát triển phần cứng giờ đây có thể hiểu rõ hơn về các ràng buộc thiết kế khi tạo carrier board, chẩn đoán các lỗi bất thường và có khả năng điều chỉnh các linh kiện như IC quản lý nguồn cho các dự án khác. Tài liệu cũng tiết lộ những chi tiết kỹ thuật thú vị, chẳng hạn như cách cấu hình bộ nhớ và lưu trữ được lựa chọn thông qua các giá trị điện trở cụ thể thay vì các jumper đơn giản.
Tuy nhiên, chỉ riêng sơ đồ không thể cho phép sao chép CM5 một cách dễ dàng. Hầu hết các linh kiện quan trọng, bao gồm system-on-chip BCM2712 và bộ điều khiển đầu vào/đầu ra RP1 , đều là thiết kế tùy chỉnh hoặc chỉ có sẵn cho khách hàng khối lượng lớn, không thông qua các nhà phân phối điện tử tiêu chuẩn.
Các thành phần chính được xác định:
- BCM2712 System-on-Chip (bộ xử lý chính)
- RP1 bộ điều khiển đầu vào/đầu ra
- PMIC (IC quản lý nguồn) với chức năng hot-swap
- Module WiFi/Bluetooth với khả năng vô hiệu hóa GPIO
- Điện trở cấu hình bộ nhớ/eMMC (giá trị cụ thể, không phải zero-ohm)
Kết luận
Trong khi nỗ lực dịch ngược này cung cấp những hiểu biết có giá trị về thiết kế hệ thống nhúng hiện đại, nó làm nổi bật sự căng thẳng đang diễn ra giữa lợi ích thương mại và các nguyên tắc mã nguồn mở trong hệ sinh thái Raspberry Pi . Sự sẵn sàng của cộng đồng trong việc thực hiện phân tích phức tạp như vậy thể hiện cả nhu cầu về tính minh bạch phần cứng và chuyên môn kỹ thuật có mặt trong số các người đam mê Raspberry Pi .