軟件有開(kāi)源，硬件也有？——開(kāi)源硬件大綜述

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開(kāi)源硬件(Open Source Hardware)指與自由及開(kāi)源軟件相同方式設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)和電子硬件。開(kāi)源硬件也是開(kāi)源文化的一部分，并且將這一概念延伸到更多樣的領(lǐng)域中。通常開(kāi)源硬件會(huì)公布詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)信息（包括機(jī)械圖、電路圖、BOM清單、PCB版圖、HDL源碼和IC版圖）以及與開(kāi)源軟件相關(guān)的驅(qū)動(dòng)軟件。
1.開(kāi)源硬件的由來(lái)
軟件通常指源代碼和執(zhí)行文件，而開(kāi)源軟件運(yùn)動(dòng)的目的就是開(kāi)發(fā)者開(kāi)放軟件的源代碼，使用者可以免費(fèi)的拷貝、學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)利用。硬件的包括范圍更廣，可以指產(chǎn)品，也可以指產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息。因此硬件開(kāi)源并不是免費(fèi)使用，你不可能免費(fèi)的拷貝硬件。開(kāi)源硬件運(yùn)動(dòng)的目的是開(kāi)發(fā)者公開(kāi)硬件的所有設(shè)計(jì)信息，使得使用者能夠?qū)W習(xí)和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
為什么硬件要開(kāi)源？Richard Stallman 在他的經(jīng)典文章“Why Software Should be Free”中指出的限制軟件拷貝所帶來(lái)的3個(gè)層面的損害：1）越來(lái)越少的人使用程序；2）沒(méi)有人能夠改編或者修正程序；3）其他開(kāi)發(fā)者不能夠從中學(xué)習(xí)并運(yùn)用到新的程序中。同樣的這幾個(gè)方面在某種程度上對(duì)硬件也是同樣適用的。
1)硬件開(kāi)源，其他的制造商能進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，這在有些時(shí)候?qū)τ诖蚱茐艛嗍欠浅：玫霓k法。比如SUN公司的SPARC開(kāi)源微處理器。
2)硬件開(kāi)源這樣使用者可能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行維修，而愛(ài)好者們可以在此基礎(chǔ)上改編出自己喜歡的東西。如果這樣社會(huì)和環(huán)境資源的節(jié)約也是影響很大的。
3)這也是最重要的硬件開(kāi)源使得其他開(kāi)發(fā)者能夠從中學(xué)習(xí)，加快知識(shí)的傳播和積累。
2.開(kāi)源硬件的歷史
開(kāi)源硬件的概念是受開(kāi)源軟件的啟發(fā)而來(lái)，但是硬件開(kāi)放確是可以追溯到很久之前。隨著集成電路的發(fā)展硬件的開(kāi)放也經(jīng)過(guò)了3個(gè)時(shí)期的發(fā)展:
1)第一波浪潮出現(xiàn)在60到70年代，出現(xiàn)了大批的無(wú)線電愛(ài)好者，主要目的就是為了社區(qū)交流，傳播思想。而此時(shí)中等規(guī)模甚至大規(guī)模TTL集成電路的出現(xiàn)，使得搭建電路變得簡(jiǎn)單而且便宜。
2)第二波浪潮出現(xiàn)在80年代，此時(shí)出現(xiàn)了超大規(guī)模集成電路，硬件的設(shè)計(jì)門(mén)檻變得越來(lái)越高。硬件的設(shè)計(jì)方法也發(fā)生了很大變化，出現(xiàn)了自動(dòng)化設(shè)計(jì)。這一時(shí)期出現(xiàn)了很多免費(fèi)的EDA設(shè)計(jì)軟件。
3)第三波浪潮出現(xiàn)在90年代末，此時(shí)才出現(xiàn)了開(kāi)源硬件的概念。隨著FPGA的發(fā)展和SoC的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，硬件設(shè)計(jì)需要更多的模塊庫(kù)，出現(xiàn)了大量免費(fèi)IP。而且開(kāi)源軟件的流行和其取得的巨大商業(yè)成功，刺激了開(kāi)源硬件的產(chǎn)生。同時(shí)嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)的快速擴(kuò)張，使得電子愛(ài)好者手中又有了簡(jiǎn)單便宜的工具，可以搭建自己喜歡的平臺(tái)。
3.開(kāi)源硬件的發(fā)展
在 1998 年初，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（是世界上頂尖的理工大學(xué)之一，并被譽(yù)為歐洲的麻省理工學(xué)院）的一群學(xué)生、教師和工程師創(chuàng)建了因特網(wǎng)上的Open Design Circuits組，致力于開(kāi)發(fā)開(kāi)放電路并在 Web 上發(fā)布開(kāi)發(fā)成果。FPGA的出現(xiàn)使得免費(fèi)交流拷貝硬件設(shè)計(jì)成了可能，但是如同商業(yè)軟件版權(quán)阻止了軟件的傳播，越來(lái)越多需要付費(fèi)的IP核也成為了開(kāi)放硬件設(shè)計(jì)的障礙。ODC并沒(méi)有考慮生產(chǎn)實(shí)際的產(chǎn)品，但是它構(gòu)成了開(kāi)源硬件社區(qū)的雛形。第一次有很多人聚集在一起討論免費(fèi)的硬件設(shè)計(jì)的問(wèn)題，雖然ODC已不再活動(dòng)，但一些工程師和學(xué)生從這個(gè)組得到了靈感，他們繼續(xù)完善自己的開(kāi)放硬件社區(qū)并促進(jìn)這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。
ODC的創(chuàng)建者Reinoud Lamberts之后創(chuàng)立了opencores.org開(kāi)源社區(qū)，致力于關(guān)注數(shù)字模塊中的IP核部分。opencores是目前世界最大的開(kāi)源硬件IP核社區(qū)，總共匯集了將近900個(gè)項(xiàng)目（IP），opencores也開(kāi)發(fā)出了著名的完全開(kāi)源的處理器OpenRISC1000。同時(shí)出現(xiàn)了很多開(kāi)源的微處理器項(xiàng)目，其中比較著名的有F-CPU和LEON處理器（歐洲航天總局下開(kāi)源項(xiàng)目）。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的特殊性，盡管開(kāi)源IC設(shè)計(jì)在技術(shù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是流片和生產(chǎn)的成本太高，芯片的成本降低需要靠規(guī)模生產(chǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而開(kāi)源的成本優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在。F-CPU項(xiàng)目在2004年就結(jié)束，opencores還是一直在致力于FPGA平臺(tái)的IP核開(kāi)發(fā)，在傳統(tǒng)的IC芯片產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)開(kāi)源設(shè)計(jì)太困難。但是還是有部分先行者一直在研究，考慮用更便宜的材料代替硅工藝，或者設(shè)計(jì)“Good Enough”應(yīng)用。
目前一些開(kāi)源硬件參與者起草制定了開(kāi)源硬件規(guī)范（Open Source Hardware Definition），而開(kāi)源硬件峰會(huì)（Open Hardware Summit）已經(jīng)成功舉行了兩屆，開(kāi)源硬件的思想已經(jīng)滲透到了硬件設(shè)計(jì)的各個(gè)層面，各種大大小小的社區(qū)不斷涌現(xiàn)。
4.開(kāi)源硬件的現(xiàn)狀
最近幾年開(kāi)源硬件取得了令人驚喜的成就，這得益于電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，比如移動(dòng)技術(shù)、FPGA工藝和嵌入式設(shè)計(jì)的普及等等。更多的廠商投入到開(kāi)源硬件設(shè)計(jì)中來(lái)，而大廠商也看到了開(kāi)源硬件中的機(jī)會(huì)，畢竟越多的人使用市場(chǎng)越廣。從超大系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)到芯片SoC設(shè)計(jì)，從移動(dòng)平臺(tái)到單片機(jī)平臺(tái)，從具體的應(yīng)用產(chǎn)品到模塊化產(chǎn)品都能夠看到開(kāi)源硬件的項(xiàng)目。這里介紹一些開(kāi)源硬件代表性的項(xiàng)目或技術(shù)。
1）開(kāi)源運(yùn)算項(xiàng)目（Open Computer Project）
2011年4月，F(xiàn)acebook建成自己了首個(gè)性能最先進(jìn)的數(shù)據(jù)服務(wù)中心，同時(shí)向全球公開(kāi)了其服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心核心技術(shù)。任何人可以在Open Compute Project的網(wǎng)站上看到服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。OCP由Facebook牽頭，與惠普、戴爾、AMD和英特爾公司共同合作，它包括數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器兩部分。其中，數(shù)據(jù)中心包括整體電力供應(yīng)，整體溫度控制（主要是指機(jī)房冷卻控制），備用電池以及三聯(lián)機(jī)柜。而服務(wù)器則由機(jī)箱、主板和電力供應(yīng)組成。

OCP計(jì)劃宣布之后馬上吸引了大批的行業(yè)巨頭參加，2011年10月，F(xiàn)acebook于紐約召開(kāi)了OCP峰會(huì)，討論OCP的發(fā)展規(guī)劃。Facebook宣布成立支持開(kāi)源計(jì)算項(xiàng)目的基金會(huì)，引導(dǎo)OCP的前進(jìn)方向，鼓勵(lì)更多企業(yè)分享數(shù)據(jù)中心技術(shù)。同時(shí)OCP發(fā)布了一系列OCP計(jì)劃的使命和指導(dǎo)守則，并且公布了OCP計(jì)劃的官方合作伙伴的名單。OCP將確立系統(tǒng)級(jí)硬件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)以加快大規(guī)模計(jì)算中心硬件設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，Red Hat已經(jīng)在OCP系統(tǒng)上驗(yàn)證了企業(yè)級(jí)Linux系統(tǒng)，證明了OCP系統(tǒng)的兼容性。OCP峰會(huì)還確立了由5個(gè)不同的技術(shù)工作室負(fù)責(zé)系統(tǒng)不同部分的標(biāo)準(zhǔn)制定，包括數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)、系統(tǒng)級(jí)管理、機(jī)械設(shè)計(jì)以及電源分布、存儲(chǔ)部分和虛擬IO部分。
OCP計(jì)劃已經(jīng)形成了一個(gè)大規(guī)模計(jì)算處理設(shè)計(jì)的生態(tài)系統(tǒng)，隨著更多服務(wù)器廠商、系統(tǒng)級(jí)軟件廠商以及各種用戶的加入，OCP可以稱(chēng)為有史以來(lái)最大規(guī)模的開(kāi)源項(xiàng)目。
2）開(kāi)源嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)
隨著移動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及Andriod系統(tǒng)的流行，對(duì)于眾多軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，擁有一款開(kāi)源硬件的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。TI公司也大力的推廣并支持了多個(gè)開(kāi)源硬件的項(xiàng)目，其中比較著名的有BeagleBoard項(xiàng)目和PandaBoard項(xiàng)目。
BeagleBoard     是全世界第一款硬件開(kāi)源的ARM開(kāi)發(fā)板，專(zhuān)門(mén)為開(kāi)源社區(qū)（Open Source Community）設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。以TI公司的OMAP3 SoC處理器建立的一個(gè)最小開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)的接口使其獲得相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展性。BeaglBoard是一款具有超低成本、高性能以及低功耗的開(kāi)源開(kāi)發(fā)平臺(tái)，完全公開(kāi)所有相關(guān)文件，包括原理圖、PCB圖、BOM清單，無(wú)需得到許可即可無(wú)限制的復(fù)制該開(kāi)發(fā)板。OMAP3處理器包含一個(gè) ARM Cortex-A8 內(nèi)核、Texas Instruments C64x+ 數(shù)字信號(hào)處理器和板載2D/3D圖形化引擎，支持Linux操作系統(tǒng)。完全開(kāi)源的設(shè)計(jì)使得開(kāi)發(fā)人員能得到最強(qiáng)大的技術(shù)支持。目前包括WE、Ubuntu、RISC OS、Symbian以及Android等多個(gè)操作系統(tǒng)的支持項(xiàng)目已經(jīng)在BeaglBoard上展開(kāi)。

PandaBoard  同樣也是TI公司資助下的一個(gè)開(kāi)源硬件項(xiàng)目。PandaBoard的核心采用了OMAP4 SoC移動(dòng)處理器平臺(tái)，其目的是為開(kāi)源社區(qū)建立一個(gè)移動(dòng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。PandaBoard也是采用硬件開(kāi)源模式，所有原理圖、PCB圖、BOM清單以及相關(guān)軟件資源也完全對(duì)用戶開(kāi)放。PandaBoard也延續(xù)了超低成本、高性能和低功耗的特點(diǎn)。TI公司強(qiáng)大的OMAP4 SoC移動(dòng)處理器包含雙核 ARM Cortex-A9 內(nèi)核、Texas Instruments C64x+ 數(shù)字信號(hào)處理器、兩個(gè)ARM Cortex-M3 處理器、圖形引擎和高清視頻處理。PandaBoard還配備了1GB DDR2 SDRAM，作為移動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)與BeaglBoard不同的是它配備了WiLink 6.0模塊支持802.11b/g/n以及Bluetooth2.1。

3）OpenMoko開(kāi)源手機(jī)項(xiàng)目
Openmoko是一個(gè)開(kāi)源手機(jī)項(xiàng)目，目的是建立全球第一個(gè)自由的移動(dòng)通訊操作系統(tǒng)平臺(tái)，此平臺(tái)運(yùn)行在X server之上，并能運(yùn)行大多數(shù)的X應(yīng)用程序。而OpenMoko硬件系統(tǒng)也是完全開(kāi)放的，允許開(kāi)發(fā)者對(duì)軟件和硬件任意定制。Openmoko的Software Stack將GTK+、EFL與Qtopia整合在一起，無(wú)論使用哪一種手機(jī)UI技術(shù)，都能在Neo FreeRunner上表現(xiàn)。OpenMoko曾經(jīng)造成巨大反響，給開(kāi)源社區(qū)的人帶來(lái)無(wú)限希望，不過(guò)由于移動(dòng)市場(chǎng)劇烈變動(dòng)以及競(jìng)爭(zhēng)，OpenMoko與2009年終止了該項(xiàng)目。但是在2011年8月，Openmoko社區(qū)和德國(guó)Openmoko分銷(xiāo)商Golden Delicious Computer合作，讓開(kāi)源智能手機(jī)涅磐重生，他們將合作開(kāi)發(fā)Openmoko GTA04，而且已經(jīng)制造了原型機(jī)。

4）可編程邏輯芯片

ZYNQ-7000    2011年3月Xilinx宣布推出業(yè)界第一個(gè)可擴(kuò)展處理平臺(tái)Zynq-7000系列。Zynq-7000 系列將業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的ARM 雙核Cortex-A9 MPCore 處理系統(tǒng)與賽靈思可擴(kuò)展的28nm 可編程邏輯架構(gòu)完美整合在一起，可支持雙核Cortex-A9 處理器系統(tǒng)以及可編程邏輯中定制加速器和外設(shè)的并行開(kāi)發(fā)。這種以處理器為核心的架構(gòu)不但能夠?qū)崿F(xiàn)FPGA 的高度靈活性和可擴(kuò)展性，同時(shí)還能帶來(lái)類(lèi)似于ASIC 的高性能和低功耗，以及ASSP的易用性。
Zynq-7000系列標(biāo)志著Xilinx進(jìn)入了嵌入式處理器市場(chǎng)，不同于一般的FPGA，其可編程邏輯是與ARM處理系統(tǒng)通過(guò)“互連”模塊連接在一起，這樣可以提供用戶自定義的任意邏輯功能，從而擴(kuò)展處理系統(tǒng)的性能及功能。處理系統(tǒng)不僅能在開(kāi)機(jī)時(shí)啟動(dòng)，而且還可根據(jù)需要配置可編程邏輯。軟件開(kāi)發(fā)人員可充分利用 Eclipse 環(huán)境、Xilinx Platform Studio 軟件開(kāi)發(fā)套件 (SDK)、ARM Development Studio 5 (DS-5™) 和ARM RealView 開(kāi)發(fā)套件 (RVDS™)，或 ARM互聯(lián)社區(qū)和賽靈思聯(lián)盟計(jì)劃生態(tài)系統(tǒng)的領(lǐng)先廠商提供的編譯器、調(diào)試器和應(yīng)用。利用Xilinx ISE 設(shè)計(jì)套件所提供的綜合而全面的硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境，Zynq-7000 系列的可編程邏輯可以通過(guò)定制最大化系統(tǒng)級(jí)性能和滿足特定應(yīng)用的各種需求。

PSoC     Cypress的PSoC系列混合信號(hào)陣列是可編程嵌入式片上系統(tǒng)，其集成了微控制器、存儲(chǔ)器以及可編程配置的模擬和數(shù)字模塊。采用一個(gè)微控制器，一個(gè)PSoC器件最多可集成100種外設(shè)功能，采用Cypress的免費(fèi)開(kāi)發(fā)工具使設(shè)計(jì)人員能夠自由選擇所需的外設(shè)功能模塊，包括放大器、ADC、DAC、濾波器及比較器等模擬功能以及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、PWM、SPI和UART等數(shù)字功能。
Cypress提供了一套可視化的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，甚至無(wú)需任何匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言編程知識(shí)也能開(kāi)發(fā)，PSoC的所有功能都可以通過(guò)拖放圖標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。最早的PSoC1系列集成了M8C微處理器，之后推出了基于8051微處理器的PSoC3系列，2009年更進(jìn)一步推出了ARM Cortex M3微處理器的PSoC5系列，同時(shí)提供了更多的模擬和數(shù)字模塊。

5）Arduino
近年來(lái)在全世界極客中最流行的開(kāi)源硬件項(xiàng)目無(wú)疑就是Arduino。從2005來(lái)誕生于意大利開(kāi)始，Arduino吸引了無(wú)數(shù)的追隨者，大量以它為基礎(chǔ)的項(xiàng)目和社區(qū)蓬勃發(fā)展。Arduino的需求快速增長(zhǎng)，全球的出貨量超過(guò)了30萬(wàn)套，還不包括大量兼容產(chǎn)品。

Arduino是基于AVR ATmega系列 8位單片機(jī)的GPIO控制板，經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展已經(jīng)推出了USB、Ethernet和Bluetooth等各種接口的版本以及大量擴(kuò)展功能板。2011年11月30號(hào)，Arduino工作組正式發(fā)布了Arduino的軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Arduino1.0。同時(shí)Arduino也邁進(jìn)了32位微處理器，發(fā)布了基于Atmel的ARM Cortex M3核的SAM3U微處理器的新版Arduino Due。在2011年Google I/O 大會(huì)上，Google宣布在Android 3.1版本中新增一個(gè)特性，稱(chēng)為Android Open Accessory，并宣稱(chēng)采用Arduino作為Android Open Accessory的標(biāo)準(zhǔn)，“Arduino & Android, Infinite Possibilities”。
Arduino的開(kāi)放設(shè)計(jì)使得眾多愛(ài)好者開(kāi)發(fā)出了各種不同特點(diǎn)的兼容版本，極大豐富了使用者選擇余地，以下介紹幾種強(qiáng)大的兼容平臺(tái)：
Maple——為了更好的處理性能，MIT的一個(gè)小組開(kāi)發(fā)了Maple項(xiàng)目。Maple的處理器核心是32位ARM Cortex M3核的STM32F103微處理器，同樣友好的開(kāi)發(fā)環(huán)境和與Arduino兼容的設(shè)計(jì)使得能夠非常容易過(guò)渡。Maple最大特點(diǎn)是使用了微處理器內(nèi)置的USB口進(jìn)行編程以及模擬串口，這更精簡(jiǎn)了硬件的設(shè)計(jì)。Maple小組推出了多個(gè)不同版本以適應(yīng)不同應(yīng)用，其還計(jì)劃推出微處理器+Spartan3E FPGA的開(kāi)發(fā)平臺(tái) ，性能和應(yīng)用范圍將更加廣泛。
chipKIT—— Digilent公司最新推出的開(kāi)源硬件平臺(tái)包括標(biāo)準(zhǔn)的chipKIT Uno32和大量IO口的chipKIT Max32。chipKIT是基于32位PIC32MX微處理器，同樣友好的軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，運(yùn)算速度和系統(tǒng)資源都大大增加。chipKIT的尺寸與Arduino完全相同，接口也完全兼容，因此熟悉Arduino的開(kāi)發(fā)者可以無(wú)縫過(guò)渡到chipKIT。同時(shí)chipKIT也完全兼容Microchip的微處理器開(kāi)發(fā)工具M(jìn)PLAB® IDE和PICKit3 在線編程調(diào)試工具，這樣熟悉PIC微處理器開(kāi)發(fā)環(huán)境的設(shè)計(jì)者也能更容易進(jìn)行設(shè)計(jì)。
Pinguino——與Arduino幾乎同時(shí)開(kāi)始的開(kāi)源硬件項(xiàng)目，因?yàn)樵谀承┑貐^(qū)可能難買(mǎi)到AVR微處理器。Pinduino也是與Arduino完全兼容，只是更加靈活，采用了PIC8位或32位微處理器。其USB接口也是由微處理器內(nèi)置的USB控制器完成。
Netduino——也是一個(gè)與Arduino兼容開(kāi)源的平臺(tái)，采用了32位的ARM7核微處理器。Netduino的開(kāi)發(fā)環(huán)境是采用了.net Micro Framework，對(duì)于熟悉高級(jí)語(yǔ)言編程的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)非常適合。
6）3D打印機(jī)
漂亮新奇的3D打印機(jī)正顯示開(kāi)源硬件運(yùn)動(dòng)影響越來(lái)越廣泛，MEKE雜志在2009年度開(kāi)源硬件項(xiàng)目報(bào)告中列舉19個(gè)類(lèi)別中共有超過(guò)129個(gè)開(kāi)源硬件項(xiàng)目，比2008年的60個(gè)項(xiàng)目高出一倍。開(kāi)源硬件也能生產(chǎn)令人驚奇的產(chǎn)品。
Egg-Bot   是一個(gè)開(kāi)源的機(jī)器它能在球形或者蛋形的物體上畫(huà)畫(huà)，比如乒乓球、燈泡甚至雞蛋，大小大約直徑3-10cm。Egg-bot是為了在那些看起來(lái)不可能的球形物體上打印圖案。組裝Egg-not非常簡(jiǎn)單，只需要十字和一字螺絲起子，完全不用焊接，當(dāng)然還需要一臺(tái)USB接口的控制計(jì)算機(jī)。

MakerBot   是一個(gè)開(kāi)源的桌面3D打印機(jī)。MakerBot的使用非常簡(jiǎn)單，通過(guò)USB接口連接上計(jì)算機(jī)后，當(dāng)你想打印時(shí)不用再去調(diào)整XYZ軸，機(jī)器會(huì)自動(dòng)回位，加熱然后開(kāi)始打印。更方便的是MakerBot能夠自動(dòng)的連續(xù)打印。

5.開(kāi)源硬件的挑戰(zhàn)
開(kāi)放源碼硬件從誕生到現(xiàn)在將近十多年了，很多人為它的發(fā)展付出了大量的努力，但是并沒(méi)有像開(kāi)放源碼軟件那樣深入人心，很多項(xiàng)目也以失敗告終。究其原因，開(kāi)源硬件面臨挑戰(zhàn)主要有：
1）免費(fèi)的EDA工具     盡管有Alliance 和gEDA 等EDA工具可供使用，但它的功能和易用性和商業(yè)EDA軟件相比還是不能相提并論。現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中越來(lái)越依靠EDA工具，如果能有更加強(qiáng)大的開(kāi)源EDA工具，對(duì)硬件設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生重要的影響。
2）許可證   目前開(kāi)源硬件的授權(quán)條款大部分是承接開(kāi)源軟件的GPL，如opencores采用了LGPL。但是因?yàn)橛布�與軟件不同，開(kāi)源軟件的授權(quán)有版權(quán)法律保護(hù)，而硬件產(chǎn)品只有專(zhuān)利法律才能保護(hù)。目前出現(xiàn)了多個(gè)新的許可證目的是為了解決具體的硬件設(shè)計(jì)問(wèn)題。
3）成本    盡管開(kāi)源硬件可能不包括研發(fā)成本，但是硬件本身的生產(chǎn)成本與規(guī)模是緊密相關(guān)的。你永遠(yuǎn)不可能得到免費(fèi)的硬件，所以可負(fù)擔(dān)的成本應(yīng)該是可以接受的。通過(guò)選擇FPGA平臺(tái)或者便宜充足的芯片也能大幅降低成本。
4）質(zhì)量    開(kāi)源硬件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是設(shè)計(jì)公開(kāi)后，會(huì)被更多的人驗(yàn)證和測(cè)試，但是這需要一個(gè)龐大的社區(qū)和支持者。目前開(kāi)源硬件社區(qū)還不夠大，開(kāi)發(fā)者還不夠多，就像opencores這樣的社區(qū)影響也還有限。但是隨著開(kāi)源硬件的推廣會(huì)吸引越來(lái)越多開(kāi)發(fā)者，如同開(kāi)源軟件Linux一樣開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的硬件也是完全可能的。
5）產(chǎn)品    電子產(chǎn)品種類(lèi)繁多、更新?lián)Q代非常快，開(kāi)源硬件從設(shè)計(jì)到實(shí)施會(huì)有許多困難。但是開(kāi)源硬件的優(yōu)勢(shì)是項(xiàng)目是由需求推動(dòng)的，而不是由公司的市場(chǎng)部門(mén)決定，因此設(shè)計(jì)受歡迎的開(kāi)源硬件產(chǎn)品還是可能的。
6）廠商支持   開(kāi)源軟件Linux的發(fā)展離不開(kāi)大公司的支持一樣，開(kāi)源硬件也需要大公司的支持。由于開(kāi)源硬件的發(fā)展，越來(lái)越多的公司也開(kāi)始關(guān)注。芯片廠商是最樂(lè)于推進(jìn)開(kāi)源硬件的發(fā)展，這會(huì)提高它們產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。
7）商業(yè)模式   如果開(kāi)源硬件的開(kāi)發(fā)者不能獲利，那么開(kāi)源硬件也很難持續(xù)下去。開(kāi)源軟件能產(chǎn)生RedHat那樣成功的大公司，而開(kāi)源硬件的商業(yè)模式目前都是在試驗(yàn)階段。不過(guò)Arduino項(xiàng)目的成功對(duì)于中小企業(yè)還是很有借鑒意義，開(kāi)源硬件也是能夠成功的。
6.開(kāi)源硬件的展望
盡管目前開(kāi)源硬件還面臨各種各樣的困難，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步以及無(wú)數(shù)愛(ài)好者的努力，相信開(kāi)源硬件一定會(huì)一直發(fā)展下去，畢竟開(kāi)源是大勢(shì)所趨。
首先，開(kāi)源硬件運(yùn)動(dòng)本身就具有非常重大的意義，無(wú)數(shù)的愛(ài)好者聚集在一起學(xué)習(xí)交流。知識(shí)的傳播光是這一點(diǎn)就決定了開(kāi)源硬件一定會(huì)生生不息。
其次，摩爾定律不會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去，半導(dǎo)體工藝的發(fā)展已經(jīng)已經(jīng)快接近極限。人們不會(huì)再被電子產(chǎn)品牽引疲于更換手中的硬件，這時(shí)產(chǎn)品的生命周期以及可維修性就變得重要起來(lái)。而開(kāi)源硬件正是在這方面有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性。
再次，F(xiàn)PGA的集成度、功耗和速度等各方面在不斷進(jìn)步，越來(lái)越接近ASIC定制產(chǎn)品。越來(lái)越多的設(shè)計(jì)可以集成到FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這在某種程度上會(huì)促進(jìn)更多的IP核的開(kāi)放，也能更一步降低硬件的開(kāi)發(fā)成本。也許將來(lái)能“下載硬件”到我們手中的產(chǎn)品而實(shí)現(xiàn)不同的功能。
最后，無(wú)線技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)的興起，電子產(chǎn)品會(huì)走向模塊化和功能化。當(dāng)人們手中的產(chǎn)品都能夠無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，也許此時(shí)人們不會(huì)再那么輕易地丟棄它，會(huì)有越來(lái)越多的人對(duì)硬件產(chǎn)生興趣。開(kāi)源硬件也許能夠大顯身手。
總之，加快知識(shí)的傳播，借助協(xié)作加速創(chuàng)新，開(kāi)源硬件一定會(huì)和開(kāi)源軟件一樣流行，也許開(kāi)源硬件的春天才剛剛來(lái)臨。