นักพัฒนาฮาร์ดแวร์คนหนึ่งได้ทำการ reverse engineer แผนผังและเลย์เอาต์ที่สมบูรณ์ของ Raspberry Pi Compute Module 5 สำเร็จแล้ว ทำให้เกิดการถกเถียงใหม่เกี่ยวกับการตัดสินใจของมูลนิธิที่จะเก็บการออกแบบฮาร์ดแวร์ไว้แบบปิด โครงการนี้เกี่ยวข้องกับการถอดชิ้นส่วนทั้งหมดออกจากบอร์ดและขัดทรายลงในแต่ละชั้นจากทั้งหมด 16 ชั้น เพื่อถ่ายภาพความละเอียดสูงสำหรับการวิเคราะห์
กระบวนการวิศวกรรมย้อนกลับ:
- การถอดชิ้นส่วนทางกายภาพออกจากแผงวงจร
- การวัดชิ้นส่วนทั้งหมดด้วยเครื่องวัด LCR
- การขัดทีละชั้น (รวม 16 ชั้น)
- การสแกนแต่ละชั้นด้วยความละเอียด 9600 DPI
- การติดตามภาพในซอฟต์แวร์ออกแบบ KiCad
- การสร้างแผนผังวงจรใหม่และการตรวจสอบ
กระบวนการ Reverse Engineering ที่ต้องใช้ความอดทน
ความพยายามในการ reverse engineer นี้ต้องใช้ความทุ่มเทอย่างมากและทักษะทางเทคนิค วิศวกรได้ถอดชิ้นส่วนทุกชิ้นออกจากบอร์ด CM5 วัดขนาดด้วยอุปกรณ์เฉพาะทาง จากนั้นจึงขัดทรายแต่ละชั้นของบอร์ดวงจร 16 ชั้นที่ซับซ้อนอย่างเป็นระบบ แต่ละชั้นถูกสแกนด้วยความละเอียด 9600 DPI สร้างภาพรายละเอียดที่สามารถติดตามในซอฟต์แวร์ออกแบบได้ วิธีการวิเคราะห์แบบทำลายนี้แม้จะมีประสิทธิภาพ แต่จะทำลายบอร์ดต้นฉบับอย่างสมบูรณ์ในกระบวนการ
CM5 ใช้สิ่งที่เรียกว่าการกำหนดค่า 2+H+2 ด้วยสี่ชั้นของ microvias และการเชื่อมต่อเชิงกลที่ฝังอยู่ตลอดทั้ง 16 ชั้น ทำให้เป็นหนึ่งในบอร์ดอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่ซับซ้อนที่สุดในปัจจุบัน
ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคของ CM5 :
- PCB 16 ชั้นพร้อมการกำหนดค่า 2+H+2
- ชั้น microvia สี่ชั้น: 1-2, 2-1, 15-16, 16-15
- Buried mechanical vias เชื่อมต่อชั้น 2-15
- รองรับความจุภายนอกมากกว่า 355μF
- วงจร Hot-swap พร้อม series pass MOSFET ( DMN3038LFGG )
ชุมชนตั้งคำถามเกี่ยวกับความมุ่งมั่นต่อฮาร์ดแวร์โอเพนซอร์ส
โครงการ reverse engineering นี้ได้จุดประกายการอภิปรายใหม่เกี่ยวกับเหตุผลที่ Raspberry Pi ไม่เผยแพร่แผนผังอย่างเป็นทางการสำหรับฮาร์ดแวร์ของพวกเขา สมาชิกชุมชนหลายคนชี้ไปที่ความสัมพันธ์ใกล้ชิดของมูลนิธิกับ Broadcom ว่าเป็นอุปสรรคหลัก แม้ว่าคนอื่นๆ จะโต้แย้งว่าสิ่งนี้ไม่ควรป้องกันความโปร่งใสในการออกแบบฮาร์ดแวร์
ภารกิจดั้งเดิมคือการให้เด็กๆ เข้าสู่โลกคอมพิวเตอร์ด้วยบอร์ดราคาถูก บางอย่างคล้ายกับ C64 ในยุค 80 แต่เห็นได้ชัดว่านั่นเป็นเพียงในฐานะผู้ใช้เท่านั้น ไม่ใช่ในฐานะผู้สร้างสรรค์
นักวิจารณ์โต้แย้งว่ามูลนิธิได้เปลี่ยนไปจากรากเหง้าทางการศึกษา โดยเฉพาะหลังจากเข้าจดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์ การขาดเอกสารฮาร์ดแวร์แบบเปิดทำให้นักพัฒนาสร้างโครงการขั้นสูง แก้ไขปัญหา หรือเรียนรู้จากเทคนิคการออกแบบบอร์ดระดับมืออาชีพได้ยากขึ้นอย่างมาก
การประยุกต์ใช้งานจริงและข้อจำกัด
แผนผังที่ทำ reverse engineer แล้วมีจุดประสงค์ในทางปฏิบัติหลายประการนอกเหนือจากการตอบสนองความอยากรู้ นักพัฒนาฮาร์ดแวร์ตอนนี้สามารถเข้าใจข้อจำกัดในการออกแบบเมื่อสร้าง carrier boards ได้ดีขึ้น วินิจฉัยความผิดพลาดที่ผิดปกติ และอาจปรับใช้ชิ้นส่วนอย่าง power management IC สำหรับโครงการอื่นๆ ได้ เอกสารนี้ยังเผยรายละเอียดทางเทคนิคที่น่าสนใจ เช่น วิธีการเลือกการกำหนดค่าหน่วยความจำและที่เก็บข้อมูลผ่านค่าตัวต้านทานที่เฉพาะเจาะจง แทนที่จะเป็น jumpers ธรรมดา
อย่างไรก็ตาม แผนผังเพียงอย่างเดียวจะไม่สามารถทำให้การโคลน CM5 ทำได้ง่าย ชิ้นส่วนสำคัญส่วนใหญ่ รวมถึง system-on-chip BCM2712 และ input/output controller RP1 เป็นการออกแบบแบบกำหนดเองหรือมีจำหน่ายเฉพาะลูกค้าปริมาณมากเท่านั้น ไม่ได้จำหน่ายผ่านผู้จัดจำหน่ายอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป
ส่วนประกอบหลักที่ระบุได้:
- BCM2712 System-on-Chip (ตัวประมวลผลหลัก)
- RP1 Input/Output controller
- PMIC (Power Management IC) พร้อมฟังก์ชัน hot-swap
- โมดูล WiFi/Bluetooth ที่มีความสามารถในการปิดใช้งาน GPIO
- ตัวต้านทานการกำหนดค่า Memory/eMMC (ค่าเฉพาะ ไม่ใช่ zero-ohm)
บทสรุป
แม้ว่าความพยายามในการ reverse engineer นี้จะให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าเกี่ยวกับการออกแบบระบบฝังตัวสมัยใหม่ แต่ก็เน้นย้ำถึงความตึงเครียดที่ดำเนินอยู่ระหว่างผลประโยชน์ทางการค้าและหลักการโอเพนซอร์สในระบบนิเวศ Raspberry Pi ความเต็มใจของชุมชนที่จะดำเนินการวิเคราะห์ที่ซับซ้อนเช่นนี้แสดงให้เห็นทั้งความต้องการความโปร่งใสของฮาร์ดแวร์และความเชี่ยวชาญทางเทคนิคที่มีอยู่ในหมู่ผู้ที่ชื่นชอบ Raspberry Pi