開源硬件DIY：創客實踐指南 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 艾麗西亞·吉布 著，辛海洋 譯

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111534310

版次：1

商品編碼：11907601

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 數字匠人

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

用紙：膠版紙

頁數：264

內容簡介

　　這是*一本指導設計和製造開源硬件全過程的動手指南。廣泛的行業人物通過在DIY、製造商和硬件駭客項目上的豐富經驗，分享瞭經過實際檢驗的方法，來進行設計、重新組閤、製造、生産、故障排除、許可、記錄和開展開源硬件業務。

目錄

前言
緻謝
作者簡介
第一部分　開源硬件理論
第1章　開源硬件運動的曆史 2
1.1　第一批項目、組織及其定義 3
1.2　TAPR OHL 4
1.3　OHANDA 5
1.4　OSHW的定義、峰會和圖標 5
1.5　CERN OHL 7
1.6　開放硬件與開源硬件的區彆 7
1.7　OSHWA的創立 8
1.8　參考文獻 9
第2章　開源硬件的定義和最佳實踐 11
2.1　開源硬件的定義 11
2.2　最佳實踐 14
2.3　總結 26
第3章　開源硬件許可 27
3.1　專利許可 27
3.2　OSHW框架下的開放許可 28
3.3　版權、專利和商標：你可以許可的權利 29
3.4　實際許可版權、專利和商標 32
3.5　現在該做什麼 35
3.6　總結 36
3.7　資源 36
第4章　開源硬件的標準化 38
4.1　穩固軟的部分：讓軟件更加可靠 39
4.2　軟化硬的部分：更靈活地製作硬件 42
4.3　其他標準和規範 44
4.4　總結 45
第二部分　動手
第5章　設計的流程：如何從零開始做齣産品 48
5.1　項目的階段性 49
5.2　精製設計迭代和産品 51
5.3　設定工作流程 52
5.4　管理頻繁的迭代過程 54
5.5　每個大型計劃都有退齣策略 54
5.6　準備生産 55
5.7　總結 55
5.8　資源 56
第6章　製作衍生産品 57
6.1　衍生工具和開源硬件 57
6.2　Blinky Buildings項目 61
6.3　總結 72
第7章　修改Arduino的形態 74
7.1　Arduino衍生品的形態 75
7.2　動手之前 76
7.3　決定電路闆輪廓 77
7.4　在Eagle工具中對Arduino衍生闆進行置闆 80
7.5　生産電路闆 82
7.6　總結 83
7.7　資源 83
第8章　混閤3D打印 84
8.1　桌麵3D打印機的黎明 84
8.2　3D打印技術的開放硬件設計 87
8.3　接下來的幾步 95
8.4　總結 97
8.5　資源 97
第9章　可穿戴設備 98
9.1　可穿戴設備的曆史 98
9.2　傳導性織物 103
9.3　可縫製的微控製器和零部件 104
9.4　EL 電綫／磁帶／嵌闆 105
9.5　工具和技巧 106
9.6　管理預期 111
9.7　可穿戴設備的未來 111
9.8　總結 112
9.9　資源 112
第10章　物理材料 114
10.1　信息共享的集中式在綫中心 114
10.2　帶給設計師和客戶的好處 115
10.3　靈活地定義開源硬件以適應其他混閤多種製造類型的物理實體和産品 115
10.4　産品和行業的範圍 118
10.5　總結 133
第三部分　生産要素
第11章　數字時代的個人化生産 136
11.1　個人製造、流程、零件和材料 137
11.2　案例分析 140
11.3　未來的問題 146
11.4　總結 147
第12章　從創造到製造的加速 148
12.1　選擇製造閤作方 149
12.2　SparkFun電子是如何擴大規模的 150
12.3　套件組裝 154
12.4　可製造性設計 154
12.5　設備選型和實施 157
12.6　供應鏈/采購 161
12.7　資源規劃和調度 162
12.8　測試和質量控製 164
12.9　開源的未來，小規模製造 166
12.10　總結 170
第13章　解決從設計到製造的問題 171
13.1　可製造性設計 172
13.2　選擇製造商 178
13.3　製造切換 179
13.4　真實場景下會發生哪些錯誤 182
13.5　質量控製 184
13.6　創意修復 185
13.7　總結 187
第14章　硬件文檔的分類 189
14.1　README文檔 190
14.2　産品網頁 191
14.3　硬件源文件 194
14.4　展現每個零部件：物料清單 194
14.5　教程 195
14.6　創建社群 198
14.7　總結 199
14.8　資源 199
第15章　商業 200
15.1　一個自然的商業模式 200
15.2　品牌 201
15.3　開源硬件和開放式設計的商業模式矩陣 202
15.4　總結 216
第16章　在學術界創建開源硬件 217
16.1　象牙塔生活：概述 218
16.2　開源硬件應用於學術界的好處 219
16.3　提高知名度、被引頻次和公共關係 224
16.4　增加資金支持和招生的機會 225
16.5　良性循環 227
16.6　開源硬件教學和服務 228
16.7　總結 233
16.8　參考文獻 233
結束語 236
附錄A　開源硬件清單 240
附錄B　開源硬件的安全守則 242
附錄C　設計過程清單 245
附錄D　麵嚮製造的設計清單 247
附錄E　Mach 30的文檔基本規則 251
附錄F　Blinky Buildings源文件 254
詞匯錶 262

前言/序言

　　本書是一本寫給開源硬件用戶和創客（maker）的作品集，旨在幫助那些對産品開發有興趣的愛好者。本書通過邊學邊做的方式來為開發和製造開源硬件提供指導。盡管市麵上已經有瞭不少專注於開源硬件某一特定領域的書籍，但是仍然缺少一本介紹開源硬件社區以及如何一步步設計和製造一款開源硬件産品的書。現在已經有很多“自己動手”（Do it yourself, DIY）的項目，但是自己動手和創客運動正在邁嚮一個新的颱階：進一步擴大生産規模，並把“項目”升級到“産品”的水平。如果你已經在破解（hacking）一些硬件産品，打算生産更多的産品齣來，並在你自己的網站上進行開源銷售，本書就是為你而寫的。
　　本書涵蓋瞭開源硬件的理論知識，以及製造一款開源硬件的實踐指南和必要方案。本書試圖提供一套從開發到製造的整體解決方案，同時闡述這一過程中不同階段的好處、標準以及激勵措施。本書包含瞭從初級到中級階段的技術概念，並有一個可以分開購買的開源硬件套件來做配套練習。
　　本書的目標讀者包括多個領域：所有對製造開源硬件感興趣的人，在尋找相關理論、標準和上手指南的人；對DIY和創客運動感興趣，但仍然需要某些關於“如何製造、歸檔，並考慮許可授權、製造、銷售開源硬件”建議的個人或公司也能從本書受益。
　　順便提一下，我沒有選擇自發行的方式來齣版本書也有幾個原因。最主要的原因是，如果沒有齣版商邀請我來針對這一主題寫本書，我根本就不會有寫這本書的想法。我的齣版商在開源硬件界也小有名氣，並且齣版瞭一些尊重開源許可的書籍。所以本書也是部分開源的！部分章節遵從知識共享（Creative Commons）許可。
　　什麼是開源硬件開源硬件（Open Source Hardware）—有時簡寫成OSH或者OSHW—指的是其源代碼開放的硬件，任何人都可以拿來使用，重新製造、重新設計以及重新銷售。開源硬件運動，就像DIY運動和創客運動那樣，並不是一個新概念，而是一種傳統方式的復蘇，隻不過這裏的主角是現代化製造。現代化製造可以廉價且高效地生産齣硬件産品，因此創造齣一種消費者文化，而不僅僅是DIY文化。在過去十年裏，製造和修理東西的風氣正在慢慢復蘇。
　　開源硬件重視分享、透明以及工作的傳承，他人可以使用和製造你的硬件，或者在項目中采用你的部分或全部硬件設計方案。隨著技術變得越來越不透明，人們很難搞清楚事物是如何工作的，那麼硬件的透明性就變得愈發重要。隨著復雜性的增加，設計也變得更加難以辨彆。而開源硬件提供瞭一種物理形式上的信息自由。硬件的信息自由意味著，源文件可以獲得並容易得到，從而可以重新製造齣來。源文件可能包括電路圖、原理圖、代碼和裝配指南等。
　　開源硬件也有一些限製，它不同於公共領域的作品可以擁有全部的自由。在我們寫開源硬件定義的時候，一位知名的法律人士Wendy Seltzer提醒我們說，我們給硬件所增加的任何限製都會使它變得更加封閉。最基本的開源硬件的限製實際上是很簡單的：隻要硬件開放瞭源代碼和提供所屬權，任何人都有權利來重新修改、重新製造和重新銷售這些産品。
　　開源硬件運動的成熟如果帶著“關於開源硬件的方方麵麵都已經解決瞭，因此我們需要一本指南來參考”的觀點來寫本書，是不負責任的。提齣“開源硬件”定義的社區甚至支持把開源硬件的精神看做是簡簡單單地給你的硬件貼上開源代碼的標簽。這種開放式的情緒錶現瞭這次運動的不成熟性，並且也接受未來形式和定義會發生改變的可能性。
　　例如，在開源硬件領域裏還齣現瞭很多灰色地帶，像所謂的開放性並沒有拓展到硬件的所有層麵。從原材料到産品的加工過程並沒有開放，因為我們大部分的人並不知道電路闆裏的銅是從哪裏來的。再比如，很多硬件用到的軟件程序也並沒有開源。甚至硬件的組成單元，如芯片，也是閉源的。我很高興地宣布，在寫這本書的時候，Parallax公司推齣而一款開源矽（open source silicon）。這是開源硬件領域發展過程中的很大一步。如你所見，在之前的例子裏，社區停止瞭要求全部開源的努力，也是因為考慮到需要接受部分限製的存在。開源硬件是一場不斷發展的運動，隨著更多開放性的引入，它也在不斷發生改變。本書的作者希望呈現的是當前開源硬件的可用性，以及麵臨的挑戰。
　　開源硬件社區開源硬件社區由很多不同背景和不同行業的人所組成。我們最近所做的一份OSHWA（Open Source Hardware Association，開源硬件協會）調查發現，開源硬件社區有來自超過45種崗位的人，從工程師到記者。盡管開源硬件社區一開始是在電子工業領域活躍起來的，但是開源硬件現在也逐漸進入到瞭其他行業。
　　Arduino是開源硬件界第一個獲得大規模成功的項目。它是Ivrea研究所的團隊製造齣來的，也是基於Wiring的硬件框架和Processing的集成開發環境（IDE）所産生的衍生産品。社區圍繞著Arduino成長著，並迅速成為開源社區的一個永久特點。我們一開始能看到基於Arduino元件級彆的修改，以及大量拆開的闆子和電子套件，到現在我們也能看到開源工具方麵的進展—例如，激光切割機、綫鋸、3D打印機。在3D打印領域，Makerbot（之前開源）的成功就歸功於它是一個開源硬件，並且是基於RepRap社區發展起來的，這個社區在過去的十年裏一直活躍在開源硬件領域。不少其他行業，比如生態學、自組裝生物（例如製作聚閤酶鏈式反應的裝置）、汽車設計、災後重建等，都加入瞭開源硬件社區。本書第10章提供瞭一個更完整的已經開放瞭物理和材料的行業清單。（由於銷售開源硬件的公司獲得成功的越來越多），這場開源硬件運動正在迅速成形。
　　與此同時，美國也齣現瞭大量的黑客空間（Hackerspace）。黑客空間（也稱為創客空間，makerspace）是那些以非傳統方式來實踐藝術、技術和科學創新的人的聚集地。黑客空間專注於共享空間、共享工具和共享知識。許多黑客空間也會開課或嚮公眾開放黑客之夜（hack night），讓大傢學習各種不同的技能。過去十年間，隨著越來越多的人專注於創建自己的項目，重用資源和自己維修物件，DIY運動也逐漸加快瞭腳步。這些趨勢都共同推進瞭開源硬件社區的成長。
　　開源硬件社區也是一個全球化的社區。根據開源硬件協會2012和2013年提供的調查統計數據，開源硬件項目已經在79個國傢開展起來。由於這個調查隻以英語進行，因此這個數字極有可能被低估瞭。如此廣泛傳播的一場全球性運動卻由於各國關於開源項目的法規有差異而麵臨挑戰。而且由於文化差異，我們也時常不能充分理解彼此。這些概念有時候在開源硬件社區流傳，以至於人們常常忘瞭開源硬件本意也包含瞭直接復製。在美國和一些歐洲文化中深植瞭200多年的專利係統讓我們如此執著於我們的觀點，甚至忘瞭所謂專利體係原本就沒什麼“生來就該”之類的事情。知識産權之所以存在是因為我們人為地創立瞭統治結構。開源硬件社區的宗旨是歡迎不同類型的人們，無論他們來自於什麼文化背景，是什麼人種或性彆，技能有多嫻熟（比如，是初學者還是製造大師）。所以在開源硬件社區裏對其他國傢分享實踐的做法偏執於一己之見是不妥當的。
　　未來如果我們要成為一個開放包容的社區，每年的開放硬件峰會都要執行反性騷擾政策，這是來源於Ada Initiative的政策。2012年的調查報告顯示，在開源硬件社區裏隻有4%的女性。這一反性騷擾政策以及針對女性的會議差旅補貼都是為瞭鼓勵更多女性加入開源硬件社區。
　　開源軟件開源硬件的曆史緊緊跟隨著開源軟件的曆史發展足跡。開源軟件運動已經傢喻戶曉，不僅在軟件開發者中流行，還被大眾廣泛接受。開源軟件的曆史比開源硬件還早二三十年，所以開源硬件運動的推廣在很大程度上可以吸取開源軟件運動的教訓。比如開源硬件參考瞭開源軟件的曆史經驗，構建其在非營利組織和公司中的管理結構，並像開源軟件那樣提供不同的實施方案。
　　由於開源軟件的授權齣口在硬件，因此針對軟件和針對硬件的差異就非常明顯瞭。盡管開源軟件和開源硬件背後的精神類似，但畢竟硬件和軟件差異巨大，一些關鍵區彆就在與原子而不是字節打交道的過程中形成。開源硬件和開源軟件的關鍵差彆在於關於專利和著作權、物理資源、創造復製品和分銷渠道的法律方麵的差彆。當然也有其他差異。法律將硬件與軟件差彆化瞭，硬件由專利保護而軟件由著作權保護。在軟件的領域，資源更多的是人和服務器，而買賣硬件的概念很寬泛，包含一些具體材料，比如銅、矽或ABS塑料。在硬件領域，復製和創造一件物品通常需要一些特殊機器，這些機器可能價格高昂，普通消費者買不起。這種差異就有點像軟件發展的早期普通用戶不太可能擁有一颱計算機（或一颱有足夠空間和運轉速度的計算機）一樣。分銷硬件也意味著運輸，這就更增加瞭以硬件為基礎的企業（無論是開源還是不開源）的額外成本。與此對應的是，開源軟件卻容易通過互聯網來進行復製和傳播，而且成本低廉，它們通常是利用存儲庫（repository）進行的。
　　開源硬件協會是什麼2012年，根據501（c）3法而新設立的非營利性開源硬件協會誕生瞭，該協會決定承擔起擁護、教育和聯閤業界資源以推動開源硬件運動的重任。開源硬件協會旨在為開源硬件社區發聲，以保證人人都有機會接觸開源的技術知識，並鼓勵服務於教育、環保和人類福祉的技術發展的閤作。開源硬件協會的設立主要是為瞭作為保護性組織指導硬件社區的工作，包括為開放硬件峰會籌款。獨立於任何一傢營利性企業而解決開支問題並統籌資源的必要性是顯而易見的。這場開源硬件運動是由許多人領導的，他們應當被頌揚。本書第1章就介紹瞭開源硬件協會的曆史。
　　自從開源硬件協會設立以來，它就發揮著支持開源硬件社區的功能。隨著社區的發展，這些功能也在發生變化。未來幾年反映開源硬件協會使命的項目對其至關重要。該機構目前還靠捐款和會員費維持日常運轉。因為本書的寫作離不開眾多支持開源硬件的社區成員們的幫助，所以本書的銷售收入將歸開源硬件協會所有。
　　本書的結構我參與開源硬件社區的事務已經多年，通過開放硬件峰會主席和開源硬件協會主席這兩個角色，來為社區貢獻力量。作為我經曆的記錄，本書希望針對開源硬件最常見的問題和睏惑提供有價值的答復。整個開源硬件社區也在從服務於單一目的嚮服務於統一目標並創建新企業轉移，這兩個方嚮包含瞭完全不同的兩類問題。自己組裝産品這件事已經在許多印刷品或網上都提及過。事實上，許多指南、教科書、博客和文章中都有這樣的例子。而本書旨在開源的基礎上概述整個産品建設的過程，關於這一點目前還鮮有資料涉及。本書作為實用性資源，由三部分組成。
　　第一部分包括關於開源硬件的“是什麼”（what）和“為什麼”（why）。開源硬件帶來瞭什麼？為什麼它會是這樣的？授權的結構意味著什麼？我們什麼時候和為什麼要使用這些授權？未來我們期待使用哪些類型的標準？為什麼這些標準很重要？第一部分將對這些問題進行迴答。
　　第二部分和第三部分是關於開源硬件“怎麼做”（how）的。其中第二部分的每一章都從不同角度討論瞭如何利用開源硬件來做産品，包括設計過程、製作各類衍生産品、3D打印、製作可穿戴産品，以及針對不同的材料尋找開源文件。第三部分一步步介紹製造環節的流程，包括如何使用不同的方法以不同規模生産産品。製造包含許多不同的方麵，不僅僅指生産，所以本部分也包括文件存檔記錄、設立公司，以及製造研究和教學領域應用的開放式實驗室設備。
　　當然本書也不必從頭至尾細細閱讀。你當然可以根據個人的具體需要而略過某些片段和章節。如果你以研究開源硬件理論為目的，那可能需要從頭開始閱讀，包括第一部分裏的理論章節。第1章是與第2章的“怎麼做”和“為什麼”緊緊相連的。如果要直接進入操作部分，就從第二部分開始吧。從這裏開始創建和修改開源硬件，並找到可以這樣做的一些辦法。第二部分是為希望試水開源硬件的實踐操作可能性的讀者們準備的。其中第6章提供瞭如何利用現有的開源硬件製作衍生産品的分步指導，而其他人可以進一步利用你的開源硬件再製作其他産品。第7章對電路闆形狀的修改提供瞭教學指導，並補充瞭第6章遺漏的一些內容。第8章和第9章分彆深入挖掘瞭兩個開源領域，3D打印和可穿戴設備。第10章列舉瞭一係列涉及不同類型材料和開源文件的項目。如果你已經有瞭自己的開源硬件原型並希望就生産環節尋求幫助，直接去讀第三部分吧。那裏有關於DIY的製造過程介紹（第11章），生産環節（第12章），解決生産環節難題（第13章）。如果你已經開始生産瞭，並希望關於你産品的文字記錄能寫進開源硬件社區的標準裏，直接讀第14章。如果你對創建一個基於開源硬件的企業最感興趣，那就讀第15章。如果你從事教研工作，有興趣製作開源實驗室的設備，請讀第16章。在本書的行文中，盡管焦點是開源硬件，但由於某些方法並不區分開源還是閉源，因此也會討論一些關於製造和生産的主題。
　　鑒於開源硬件社區有許多奉獻者，本書也需要傳達在開源硬件運動中來自社區的聲音。有心者會留意到，本書的不同章節由不同的作者完成。也由於存在多位作者，各章節的觀點也許並不完全統一。
　　本書內容編排和作者如下。
　　第一部分：開源硬件理論第1章：開源硬件運動的曆史，作者Catarina Mota該章關於開源硬件社區的曆史來自於網站oshwa.org。該章提到瞭關於開源硬件的一些關鍵決策是何時和如何完成的。Catarina Mota在開源硬件社區的關鍵性服務內容包括：研究黑客空間，帶領硬件社區團隊完成調研，並曾擔任開源硬件協會的董事會成員和開放硬件峰會的主席。
　　第2章：開源硬件定義和最佳實踐，作者Alicia Gibb2010年，開源硬件社區開始廣泛采納開源硬件的定義。2013年，社區開始形成一套最佳方案。這兩點都在該章的曆史引用中記錄瞭。
　　第3章：開源硬件許可，作者Michael Weinberg對於普通的硬件製造者來說，何時使用商標、版權（著作權）和專利可能是令人睏惑的一件事。該章由一位法律專業人士完成，有助於開源硬件社區的成員們瞭解關於開源産品依托的知識産權（IP）的不同形式。Michael Weinberg從開源硬件社區成立的第一天開始就非常活躍；他堅持在《公共知識》（Public Knowledge）這本雜誌上不斷地介紹開源硬件，並在華盛頓組織相關的活動。
　　第4章：開源硬件的標準化，作者Ed Baafi標準化指的是使開源硬件的零部件更開放，專注於軟硬件的交互界麵，還指使開源更易理解的標準。Ed Baafi過去幾年一直在開源硬件社區裏推廣這些標準。他是Modkit的創始人，也是教育領域內開源硬件的積極倡導者。
　　第二部分：動手本書第二部分教讀者如何以不同方式使用開源硬件。
　　第5章：設計的流程：如何從零開始做齣産品，作者：Amanda Wozniak設計流程是讀者應該深入理解關於動手做部分的第1章內容。Amand

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翻譯的比較忠實原文 喜歡作者的風格 條理清晰 內容豐富又不失趣味性

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剛拿到手，除瞭紙張不太好以外，內容掃瞭一眼，還不錯，挺全麵的。

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剛拿到手，除瞭紙張不太好以外，內容掃瞭一眼，還不錯，挺全麵的。

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好書，值得一看，喜歡DIY的可以看看……

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學習學習 學習學習 學習學習

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