Наручный компьютер своими руками

Обновлено: 03.07.2024

Доброго времени суток!

Не так давно меня один мой знакомый активно расспрашивал о том, что можно приобрести вместо обычного классического системного блока 👀 (разумеется, у него было одно весомое условие — чтобы "эта штука" занимала как можно меньше места на рабочем столе).

Само собой, я ему набросал несколько вариантов со ссылками (а потом подумал, добавлю их и на блог — видимо сейчас какой-то тренд на мини-устройства 😉).

в заметке я не рассматриваю приобретение обычного моноблока (т.е. монитора, внутри которого расположен "системный блок") . Этот вариант для большинства читателей, наверное, и так очевиден;
все модели устройств приведены в качестве примера, и не явл. рекомендацией к приобретению точно такого же гаджета!

👉 Важно!

Если на ПК вам требуется запускать последние 3D игры , мощные видеоредакторы и т.д. — все нижеприведенные "аналоги" вам не подойдут!

Причем , скорее всего, такой замены вы в принципе не сможете найти (не придумали еще пока, как "мощную железку" можно поместить в маленький тоненький корпус).

Да! Есть отдельные игровые ноутбуки (и они меньше классического ПК) — но называть их мини-устройствами, я думаю, всё-таки нельзя.

В последние несколько лет на 👉 AliExpress (да и в 👉 наших компьютерных магазинах) стали появляться небольшие "коробушки" (~12 x 12 x 5 см), называемые "мини ПК" (размером не сильно больше классического роутера ) .

По сути, это так и есть — достаточно к ним подключить монитор с клавиатурой — и можно работать! 👇

Причем, в наличии есть почти всё, что требуется для базовой комплектации: модули Wi-Fi, Bluetooth, HDMI (VGA), сетевой и USB-порты!

Ниже на фото представлена модель "Мини-ПК XCY" (в качестве примера такого портативного компьютера).

Мини-ПК XCY, Intel Core i7 4500U/i5 7200U/i3 7100U, без кулера, поддержка Windows/Linux, Wi-Fi 300 м, Ethernet, VGA, HDMI-совместимый (пример с AliExpress)

👉 Учитывая размер таких мини ПК — они поместятся на любом рабочем столе! К тому же их можно без проблем взять с собой даже в длительную поездку — много места в сумке такая коробка не займет!

Скажу даже больше — при помощи крепления VESA мини ПК можно закрепить на стене, или просто "прицепить" к задней стенке монитора 👇 (и получить тем самым моноблок — никаких больше лишних проводов и громоздких системников!).

За монитором мини ПК — получился моноблок!

Есть, правда, у таких устройств и недостатки :

сложности с апгрейдом (кроме замены накопителя сделать что-то еще — практически невозможно (хотя, конечно, зависит еще от модели) );
относительно невысокая производительность (для серфинга по сети, просмотра видео, редактирования текстовых документов, старых простеньких игр — более, чем достаточно!);
невозможность подключения доп. плат, устройств (за исключением USB-устройств);
"слабая" ремонтопригодность (если "полетит" мат. плата — вероятно, дешевле будет поменять весь этот мини ПК разом. ).

👉 Кстати!

Использование подобных мини ПК поможет сэкономить небольшую "копеечку" на электричестве (возможно, для кого это будет актуально 😉).

Raspberry Pi 400 (компьютер-клавиатура)

Raspberry Pi 400 — это микро-компьютер, встроенный в клавиатуру (своего рода ультрабук без экрана). По сути, эту "клавиатуру" достаточно подключить к экрану или ТВ и можно работать! Как она выглядит представлено на фото ниже. 👇

Цена Raspberry Pi 400 составляет примерно 70-100$ — что значительно меньше любого офисного ПК или ноутбука!

Raspberry Pi 400 — внешний вид компьютера

легкий и компактный ПК;
не шумит, и почти не греется*;
связь: Wi-Fi 802.11ac, Bluetooth 5.0;
есть все необходимые порты: USB, USB-C, Ethernet, micro HDMI, 40-контактный разъем GPIO, слот для microSD;
4 ГБ ОЗУ, четырехъядерный процессор Broadcom BCM2711 (1,8 ГГц);
минус : не очень удобный размер клавиш (для тех, кто много печатает, могут показаться маленькими).

Обзор подобного девайса можете посмотреть (почитать), например, тут (и еще тут 😉). Приобрести можно 👉 в комп. магазинах.

Сейчас в продаже довольно много легких маленьких ультрабуков (диагональю в 10-13 дюймов). Этот размер меньше, чем лист формата А4 (ну или сопоставим с ним!). См. на фото ниже. 👇

Кстати , в этом плане можно также использовать и обычный планшет (но у большинства из них нет нужных портов).

*

А учитывая, что толщина таких устройств чуть более 1 см. — то его можно положить практически в любую папку с бумагами и носить с собой!

Само собой, в домашних условиях можно подключать к ТВ или к монитору (благо, что все необходимые порты имеются: HDMI, USB, Ethernet. ).

Ноутбук размером меньше, чем А4 лист

Кстати, такие компактные ультрабуки есть на базе AMD Ryzen 3-го поколения, и они весьма производительны! Не уступят многим офисным и домашним ПК. (если речь, конечно, не идет о играх*) 👌

Разумеется, речь идет не о простом переходнике — а о спец. док-станции, которая позволит подключить к телефону и монитор, и мышку с клавиатурой, и джойстик, и МФУ (например). См. фото ниже. 👇

К телефону подключена мышка, клавиатура, монитор // с помощью док. станции UH3236

👉 Если так подумать, телефон будет в роли системного блока, и работать вы будете за большим экраном (правда, взамен Windows придется взаимодействовать с Android — с одной стороны это может быть удобно, а с другой — может не позволить выполнить некоторые задачи. ).

Кстати, док-станцию можно разместить за монитором, и по сути — получим моноблок (без обилия "торчащих" проводов на рабочем столе).

Я занимаюсь разработкой электроники. Начал сравнительно недавно — когда микроконтроллеры от Atmel стали известны благодаря платформе Arduino. Тогда меня это не особо заинтересовало — на тот момент я уже программировал их из AVR Studio, читал истории DiHalt и мечтал о разработке собственного автопилота. 3 курс, Новосибирск, НГУ — это было увлекательно…

Но я с интересом наблюдаю за развитием и ростом индустрии встраиваемых и портативных систем: появление RaspberryPI, многообразия SoC и плат на их основах, системы умного дома, интернет вещей, смартфоны с растущей вычислительной мощностью — все это фантастический простор для деятельности. Результатом наблюдения стало желание поучаствовать: попробовать себя в разработке простой платформы, с целью изучения и накопления опыта.

Выбор у меня был небольшой, и определялся сложностью изготовления платы — только выводные корпуса, никаких BGA, максимум четырехслойный дизайн, а все потому, что я собирался прилепить свою платку к одному сравнительно простому рабочему проекту. Еще это означало, что в последующем я получу с производства уже спаянную плату, готовую к экспериментам.

Проектирование

После чтения статей о платформе BlackSwift в потенциальных кандидатах появился Qualcom Atheros AR9331, но смутило отсутствие подробной информации в открытом доступе. Жаль, занимательный кандидат.

Меня интересовала минимальная конфигурация, достаточная, чтобы запустить на ней Linux. Соответственно к процессору была выбрана микросхема памяти на 32 МБ (256 МБит) (по тому простому принципу, что она у нас была в наличии). На тот момент я еще не вычитал на десятках форумов о существовании сложностей с этим процессором, только изучил рекомендации производителя по трассировке и, довольный как слон, делал все по рекомендациям.

Вообще, процессор (или SoC, так правильнее) интереснее с той точки зрения, что при его запуске значительно дороже выходят ошибки проектирования. Например, некорректная разводка DDR памяти может выразиться как минимум в последующих ошибках чтения-записи, как максимум — в невозможности инициализации памяти вообще. Цепи питания процессора — ошибка сожжет процессор при первом включении, интерфейсы — потеря периферии на этих интерфейсах, и так далее.

Поэтому начинать проще с изучения готовых отладочных комплектов, например официальной платы и ее документации. Платы у меня не было, но документация доступна всем желающим. В придачу полезно изучить все инструкции по применению, почитать форумы (это уже жизненный опыт :)) — в общем, изучить всю доступную информацию о жертве. После изучения начинается механическая работа — нарисовать схему, а затем и плату. Четыре слоя, минимальная ширина проводника 0.2мм, зазора 0.2мм, отверстия 0.3мм.

Подключил все, что можно подключить безболезненно – аудио входы и выходы, вывел видеосигнал на контактные площадки, всякую простую периферию — микросхему памяти с I2C интерфейсом, еще одну с SPI, держатель для uSD карты, конфигурационные перемычки, обязательно отладочный порт, и потом на свободное место все что осталось. Плата получилась небольшая — 70х40мм, с минимумом компонентов. Для NAND памяти места не осталось, но я планировал запускаться с SD/MMC. Работы на одну ночь.

Получилось страшненько. Слева направо: верхний слой, два внутренних, нижний. Процессор на верхнем слое, память на нижнем; на каждый сигнальный проводник DDR интерфейса по одному переходному отверстию; длины проводников выровнены, их средняя длина в пределах рекомендуемой, полигон земли между процессором и памятью почти без разрывов, и т.д.

Итак, плата спроектирована, документация на нее оформлена, все это передано в производство, и можно начинать готовиться к поступлению плат с производства. Начинаю изучать материалы на предмет нюансов запуска процессора, и натыкаюсь на стостраничные форумы, с описанием проблем и сложностей в запуске.

Спустя месяц приходят платы, и я начинаю эксперименты. Что-то в уголке подсознания всплывает, связанное с проблемами у монтажного производства.

Отступление
Эта система на кристалле приглянулась мне еще и тем, что несет на борту все необходимые для ее жизни регуляторы питания — как DC/DC (импульсные) так и LDO (линейные). В том числе и зарядное устройство для Li-Pol аккумулятора. Заводишь на SoC 5 вольт от USB — получаешь 1V8, 2V5, 3V3 и 4V2 на выходе. Что-то достается самому процессору, что-то уходит на память, можно аккумулятор подзарядить. Удобно. Можно сжечь все и сразу :)

SoC bringup

Прочь сомнения, подать питание!

Начинается самое интересное — bringup. Как этот термин лаконично перевести на русский в данном контексте? Попытка вдохнуть жизнь? Не звучит.

В процессоре есть свой первоначальный загрузчик, который при включении проверяет условия старта — откуда и что грузить. Он же отвечает на запросы по шине USB. Его можно сконфигурировать перемычками на плате, или однократно прошиваемой OTP-памятью. Если перемычки перепаять я еще смогу, то перепрошить неперепрошиваемое вряд ли. Распаиваю перемычки, подаю питание, и о чудо — с отладочного порта приходят первые байты данных! Это значит, что процессор доволен питанием, самые базовые его узлы запустились, и можно что-то делать дальше. Что значат эти коды, я узнал из кривоватого заголовочного файла, в виде PDF документа, с невнятными пояснениям, пропусками и за авторством huashan. Все ясно.

Хорошо, чтобы максимально оперативно работать с платой, оптимальнее будет подключить ее по проводам, и загружать исполняемый код по нажатию одной кнопки. Ок, подключаю по USB к компу. И ничего.

Никаких транзакций по шине USB, даже генерации на кварце. Плохо. Начинаю думать, изучаю плату, вспоминаю все тонкие моменты. Например, на этой плате рядом с процессором я поставил свой DC/DC преобразователь, с расчетом на питание какой-либо потребляющей нагрузки, подключил его к шине питания USB 5V, и ничем не нагрузил. Промеряю осциллографом — на входе 5 вольт, на выходе 5 вольт. Всплывают слова с производства, что-то по поводу резистора. Да, так и есть — в цепи обратной связи нет резистора. (- Капитан, капитан, якорь всплыл! — Хммм, скверная примета…)

Паяю резистор, и о чудо! Плата определяется по USB! До этого я смотрел на уровень напряжения шины питания — 5.1 вольт, никаких существенных помех, никаких пульсаций. Но процессору виднее. После запайки резистора заработал и DC/DC источник, пока без нагрузки, но, по крайней мере, перестал мешать процессору. Хорошо, что дальше.

Утилиты позволяют загрузить эти бутлеты в память процессора и запустить их на исполнение. Все так сложно, потому что после включения встроенный загрузчик ничего не знает про внешнюю оперативную память, а поскольку нет памяти – некуда загружать, к примеру, ядро Linux. Получается цепочка из нескольких звеньев, где на каждом этапе выполняется незначительный шаг вперед.

Для подключения к последовательным портам, для реализации всяких внутрисхемных JTAG отладчиков, программаторов и аналогичных задач в другом проекте был реализован USB-UART мост на FT2232. Двухслойный дизайн, выведены оба порта на гребенку с шагом 2 мм. В этом проекте другая история – USB-UART мост + платка сбора данных размещается в центре основной платы, и конструктив прибора предполагает ее удаление.

Все эти платы проектировались параллельно, поэтому я сразу заложил идентичные размеры и возможности гибкого соединения. Не зря :)

Отлично, компилирую исходники, собираю этот конструктор, загружаю, и получаю первые строчки из отладочного порта! Подсистема питания запустилась!

PowerPrep start initialize power…
Battery Voltage = 0.65V
No battery or bad battery detected. Disabling battery voltage measurements.
EMI_CTRL 0x1C084040
FRAC 0x92926152
power 0x00820710
Frac 0x92926152
start change cpu freq
hbus 0x00000003
cpu 0x00010002

Заглядываю в исходники инициализации памяти, разрешаю простейший тест, правлю ручками процедуру инициализации под мою конфигурацию платы, запускаю вновь:

PowerPrep start initialize power…
Battery Voltage = 1.74V
No battery or bad battery detected. Disabling battery voltage measurements.
EMI_CTRL 0x1C084040
FRAC 0x92926152
power 0x00820710
Frac 0x92926152
start change cpu freq
hbus 0x00000003
cpu 0x00010002
start memory test, at 0x40000000
end memory test, at 0x41FFFFFC

Замечательно! Тест памяти пройден! Это очень хорошо, теперь туда можно загрузить что-то посерьезнее.

Посерьезнее у меня это U-Boot. Я знаком с этой системой, мне она кажется вполне адекватной и функциональной. Позволяет работать с периферией — актуальные версии работают с USB, SD/MMC, Ethernet, загружать образы c FAT/ext2 разделов, передавать управление, и главное — моргать светодиодиком — все то, что нужно для счастья и более гибкой отладки на первоначальном этапе.

Поэтому не долго думая выкачиваю актуальную версию из официального репозитория, беру самую близкую конфигурацию, компилирую, собираю с индусскими бутлетами в один файл, и загружаю в процессор:

PowerPrep start initialize power…
Battery Voltage = 1.74V
No battery or bad battery detected. Disabling battery voltage measurements.
EMI_CTRL 0x1C084040
FRAC 0x92926152
power 0x00820710
Frac 0x92926152
start change cpu freq
hbus 0x00000003
cpu 0x00010002
start memory test, at 0x40000000
end memory test, at 0x41FFFFFCU-Boot 2015.04-rc3-00209-ga74ef40 (Mar 16 2015 — 12:47:34)CPU: Freescale i.MX23 rev1.4 at 227 MHz
BOOT: USB
DRAM: 32 MiB
MMC: MXS MMC: 0
MMC0: Bus busy timeout!
MMC0: Bus busy timeout!
MMC0: Bus busy timeout!
MMC0: Bus busy timeout!
Card did not respond to voltage select!
MMC init failed
Using default environmentIn: serial
Out: serial
Err: serial
Net: Net Initialization Skipped
No ethernet found.
Hit any key to stop autoboot: 0
=>

Падает при подаче питания на DDR память. Хм. Где-то я уже читал об этом. А как до этого работало? Ладно, нестабильность найдена, надо разбираться.

Вокруг микросхемы памяти расположены ее законные развязывающие конденсаторы, 8 шт. по 100 nF. Но на выходе встроенного в SoC источника питания для памяти я поставил 2x10 uF, хотя производителем рекомендовано всего 1uF (инструкции читаю, если ничего другое уже не помогает, да). Ломать, не строить: отпаиваю один конденсатор, подключаю аккумулятор, и система стартует!

На самом первом фото виден этот конденсатор — вокруг него грязь, и он припаян только одним контактом.

PowerPrep start initialize power…
Battery Voltage = 3.75V
Boot from battery. 5v input not detected
Try poweron_pll
Try turnon_mem_rail
Try init_clock
EMI_CTRL 0x1C084040
FRAC 0x92926192
Try init_ddr_mt46v32m16_133Mhz
power 0x00820710
Frac 0x92926192
start change cpu freq
hbus 0x00000003
cpu 0x00010001

Хе-хе, работает! Ок, запишу этот факт как причину потенциальных нестабильностей в будущем, ибо остался еще один 10uF, который тоже может усложнять жизнь. Теперь пробую с внешним питанием.

PowerPrep start initialize power…
Battery Voltage = 3.74V
5v source detected.Valid battery voltage detected.Booting from battery voltage source.
Mar 18 2015
07:59:13
Try poweron_pll
Try turnon_mem_rail
Try init_clock
EMI_CTRL 0x1C084040
FRAC 0x92926192
Try init_ddr_mt46v32m16_133Mhz
power 0x00820710
Frac 0x92926192
start change cpu freq

Теперь начались зависания. Более того, ситуация не регулярная, периодически проявляется при питании от аккумулятора, периодически от внешних 5В, периодически стартует и работает. Опять правлю код, отключаю переключение процессора на PLL, ядро остается работать на 24МГц. Все стабильно. Меняю делитель PLL, скручиваю частоту, и плата успешно запускается на 320 МГц. Надо попробовать рекомендацию производителя — конденсатор на 100 pF в цепи импульсного DC/DC. Место на печатной плате под конденсатор я заложил. Позже вернусь к этому вопросу.

Linux kernel

Итак, на текущий момент есть плата, стартующая с карты памяти, и загружающая U-Boot. Дальше по плану надо загружать ядро.

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=$ mxs_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=$ menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=$ -j4 zImage modules

Вот эти три клика

При настройке ядра надо строго указать слияние ядра+dtb

Boot options ---> Use appended device tree blob to zImage ----> Supplement the appended DTB with traditional ATAG information

Надо включить Kernel low-level debugging functions вместе с early printk

И еще enable dynamic printk() support

И еще видеоподсистему отключить

И еще половину лишних и не очень драйверов

И еще собрать dtb — device tree blob, структуру, описывающую ядру базовые вещи — количество памяти, периферию SoC, и т.д.

И собрать все это в один файл

После чего можно копировать ядро на флешь.

Запускаю, и получаю kernel panic. Логично, корневой файловой системы еще нет.

В качестве собственно операционной системы я выбираю Debian. По-моему, отличный дистрибутив — простой и надежный, как деревянная палка. Беру готовую сборку, распаковываю на раздел карточки, и указываю при загрузке ядра, где искать его законную корневую.

Дааа, есть над чем поработать.

Но, тем не менее, система работает, грузится с карточки памяти, размещается во всем диапазоне DDR памяти, и по праву может называться одноплатным компьютером! Это от схемы в голове до реализации в железе.

Итого, ошибок дизайна пока что не обнаружено, хотя нарекания уже есть. Что-ж, для начала, я считаю, достаточно.

Заключение

На самом деле это только начало. Еще есть над чем поработать — разобраться с периферией, в частности интересен аудио и видеовыход, протестировать SoC на штатных частотах, а еще лучше разогнать, измерить потребляемый ток, проверить при минусовых и плюсовых температурах (интересна устойчивость DDR контроллера), проверить на ресурсоемких задачах (например, видеотрансляция с веб камеры по USB WIFI), и в результате сделать на платке WiFi-управляемый танк с камерой и направленным микрофоном. Но не сейчас. Сейчас у меня есть деловое предложение :)

База самоделок для всех!

Самоделки для дачи
Приспособления
Автосамоделки
Электронные самоделки
Самоделки для дома
Альтернативная энергетика
Мебель своими руками
Строительство и ремонт
Для рыбалки и охоты
Поделки и рукоделие
Самоделки из материала
Самоделки для ПК
Cуперсамоделки
Другие самоделки

Всегда была мысль соорудить кран для демонтажа двигателя, так как у меня и моей семьи не маленький автопарк, а еще и в гараже не так много места: значит нужен разборный!

Дефлектор — это устройство, которое улучшает тягу в трубе. Делает это он за счет того, что в результате обтекания дефлектора воздухом, образуются области пониженного давления непосредственно над трубой. А это влечет подсос воздуха (или печных газов) из трубы. Т.е. возникает эффект удлинения, подъема трубы примерно на 15-20%.

Наткнувшись на просторах интернета на оригинальные снегоступы решил и я себе их сделать. Покупать фирмовые — дорого, делаю из подручных материалов.

Самоделки для ПК

Компьютерные самоделки - совершенного новое направление в самоделках. У нас Вы найдете много самоделок на компьютерную тему: как собрать компьютер своими руками, как сделать антенну Wi-Fi или 3G своими руками, многое посвящано моддингу, компьютерным примочкам, компьютерным столам, аккустики для ПК, флешкам, мониторам, ремонту, апгрейду. Все статьи-инструкции наполненны подробными описаниями и пошаговыми фотографиями основных этапов работы, имеется видео.

Продолжаем. Предположим, у нас на регулировке часы с расстроенным синхронизмом и сбитым ходом. Бывает при падении.
Прежде всего при помощи нашего программного индикатора нужно определить, что же происходит. Я специально не уменьшал скриншоты программы, чтобы всё было наглядно. Для этого вовсе вовсе не обязательно приобретать полную версию программы Clock Tuner. Что же мы видим на этом графике? Здесь чётко видны две параллельные линии, поднимающиеся вверх. В данном случае это означает, что синхронизм нарушен, часы отстают на некоторое время.

В заключение добавлю, что Clock Tuner хоть и является лучшей программой для настройки часов, но полноценный прибор проверки часов (ППЧ) заменить не может. В этой программе нельзя установить так называемый угол подъёма баланса для конкретного испытуемого механизма, он тут установлен средним, скорее всего 52 градуса. Также не видим амплитуду хода. Амплитуда хода — весьма важный параметр, по которому можно судить о том, нужна ли профилактика часам или можно повременить с ней. Но и без этого в домашних условиях настройка часов получается весьма точной.

Как дешево и быстро сделать простейшую беспроводную колонку Bluetooth 5.0

У многих есть смартфоны, планшеты. Для прослушивания более громкого звука можно применить проводные или беспроводные внешние колонки. Если хочется сделать бюджетно их своими руками то можно переоборудовать понадобятся имеющиеся проводные колонки.

Простой самодельный вентилятор для мастерской из компьютерного кулера

Простейший самодельный вентилятор для мастерской, сделанный из кулера от сгоревшего блока питания настольного компьютера и адаптера на 12 вольт.

Эргономичная подставка для ноутбука из вешалки

Делаем эргономичную подставку для работы за ноутбуком из проволочной вешалки.

USB зарядное на много устройств из блока питания от компа своими руками

Изготовление USB зарядного устройства на 7 устройств из ненужного блока питания от компьютера.

Флешка своими руками

Флешка в стиле Стип панк из советских радиодеталей.

Коврик органайзер для мелких деталей

Как изготовить коврик органайзер для мелких деталей своими руками из пенки от материнской платы.

Дополнительное охлаждение видеокарты - Как сделать?

Дополнительное охлаждение видеокарты. Как сделать своими руками из подручных компонентов?

Простая подсветка клавиатуры из хлама

Простая лампа подсветка клавиатуры.

Компьютер в виде звездолёта (моддинг-проект Метеор)

Корпус компьютера в виде звездолёта (моддинг-проект Метеор).

Светомузыкальная установка на ws2812b и arduino

Как сделать светомузыкальную установку ws2812b и arduino для визуализации музыки в реальном времени. Много различных световых эффектов, синхронизированных с музыкой.

Простая домашняя метеостанция в FLPROG за 15 минут. Более полный второй вариант.

Простая домашняя метеостанция в FLPROG за 15 минут. Более полный второй вариант. Сделал 2 вариант домашней метеостанции на две точки измерения. Атмосферное давление, влажность, температура, часы реального времени. Сделано на базе Arduino Uno, датчике давления и температуры BMP180, датчике влажности и температурыDHT11, часов реального времени DS1302, двухстрочного дисплея LCD1602.

Самодельная флешка для жены

Самодельная флешка для жены. Снова дело было вечером. Свободного времени было вагон! А тут супруга со своей флешкой: "Совсем корпус развалился!". Решил сделать ей сюрприз. Ведь скоро 1 сентября, а она у меня учительница.

Читайте также: