程式人雜誌 -- 2013 年 12 月號 (開放公益出版品)

硬體短訊:把工廠搬入家庭的「原型製作」技術

最近兩年在 3D 印表機的帶頭之下,興起了一個 Maker 熱潮,雖然 3D 印表已經存在了幾十年了, 但是這類的技術最近激起了很多人的希望,或許有機會可以將不少原本只有在工廠可以做出來的東西 搬回家裏做也說不定。

以下我們將介紹一些類似 3D 印表機的原型技術,這些技術很多都還在發展當中,尚未真正的商品化, 但有些卻是已經很成熟的老掉牙技術了,不過一但這些技術成功的進入家庭,都會對 Maker 運動產生 正面的影響。

電路印表機

電路印表機是一種可以印出電路的機器,據說這種印表機的成本相當的便宜,大約台幣一萬元左右而已, 而且一分鐘之內就可以印出一張電路。

如果有了這樣的一台印表機,那麼我們用電腦設計的電路就可以直接被印出來,這對開發電子產品的原型將會是一大神器。

電路手寫筆

既然可以用印的,那當然也可以用畫的,電路手寫筆 Circuit Scribe 就是這樣一支神奇的筆,您只要畫一畫, 筆經過的地方就成了可導電的線路,這樣我們就不太需要接麵包板,只要畫一畫之後,再把元件接上去就好了。 以下是 Circuit Scribe 在 KickStarter 網站上募資時釋出的網址與影片,真是令人期待啊!

傳統的原型技術

除了以上這些比較新穎的技術之外,其實麵包板就是一種原型設計工具,而最近興起的 Arduino、Raspberry Pi 這類 開源硬體,則降低了開發電子產品原型的難度,讓我們可以在家裏設計電子產品,我想這也是為何最近 Maker 運動如火如荼 的重要原因。

但是、還有一些已經很成熟的技術,其實對製作原型也很有幫助,甚至可以讓工業技術進入家庭,或者成為玩具的, 例如像是樂高的 NXT MindStorm 機器人套件,其實某種程度上也是一種電子產品的原型設計工具。而像 Altera 與 Xylinks 這兩家廠商主宰的 FPGA 技術,則可以讓我們輕易的設計出非常複雜的數位電路,像是 CPU 等等,這些工具 對筆者而言,都是某種原型開發工具,這類工具在大學老師教電子資訊類學生的時候,會有很大的幫助, 這也是筆者為何特別關注這類技術的原因。

除此之外,近來在 Maker 運動與 KickStarter 之類的募資管道合力下,很多原本很難跨入的領域,也都有了進入家庭的可能, 像是以下的 HackRF 專案,就企圖設計出一組開放原始碼的高功能 RF 模組。

未來這些硬體裝置如果能與開放原始碼的軟體,像是 GNU Radio 等結合,那麼無線通訊產品的開發也可能透過這些進入家庭。

另外、筆者也特別對 Papillo 這個將 FPGA 技術開放原始碼的專案特別有興趣,一但這樣的技術能夠接上開放原始碼的 EDA 工具, 那麼就有可能突破 Altera 與 Xylinks 等廠商的壟斷型態,將 FPGA 這種強力的原型技術納入開源的版圖,於是我們就可以在這種 開源環境下設計「開源的數位電路」,再搭配像電路印表機與手寫筆等技術,或許只要一台電腦就可以開發任何數位類比電路了也說不定。

如果您有看到哪些有趣的原型技術,也歡迎分享到 科學玩具實驗室程式人雜誌社團 讓我們知道, 也歡迎加入這些社團與我們一同研究「程式、原型與玩具」等技術。