Conception de matériel libre, où en sommes nous ?

Posté par  (site web personnel) . Édité par ZeroHeure, Yves Bourguignon, palm123, BAud, Benoît Sibaud et bubar🦥. Modéré par claudex. Licence CC By‑SA.
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juin
2016
Matériel

Et si les logiciels libres pouvaient engendrer d'autres courants comme la création de matériels libres ? Il existe de plus en plus d'initiatives autours de ces sujets, le projet RuggedPOD en est un bel exemple. Ce système de micro datacenter outdoor créé il y a maintenant 24 mois sous licence libre arrive à maturité. Quel est le retour d’expérience de son équipe principalement française et quels sont les enjeux futurs auxquels celle-ci est confrontée ?

Le temps du point d'étape

Comme certains d’entre vous le savent déjà, je suis fortement impliqué dans le développement de matériels libres. Par matériel, j'entends serveurs et consort. Je suis rentré il y a maintenant plus de 24 mois dans le projet Open Compute piloté par quelques géants de la Silicon Valley qui ne sont pas toujours appréciés sur nos forums nous dirons, mais là n'est pas le problème.

À l'issue de ces 24 mois je voulais partager avec vous ce point d'étape.

Du propriétaire au libre

Après 12 mois d'apprentissage et d'essais en utilisant des logiciels propriétaires pour développer le projet ruggedpod, nous avons pris il y a 6 mois un virage à 180 degrés pour basculer sur des logiciels libres et construire le framework nécessaire au bon fonctionnement d'une communauté de développeurs matériel. Les principales raisons de ce choix se retrouvent dans les arguments classiques de prix et d'interopérabilités. Les échanges de données entres SolidWorks et ProE sont catastrophiques tout comme entre Altium Designer et Cadence.

Alors de quoi avons-nous besoin ? De logiciels de mécanique (pour faire les boîtiers), de logiciels de simulations (thermiques pour vérifier que nos composants ne surchauffent pas, mécanique des fluides, contrôle de qualité de signal, mécanique de structure), de logiciels de modélisation de cartes (EDA).

FreeCAD / KiCAD

Nous avons à ce jour fait le choix du couple FreeCAD / KiCAD, qui gagne grandement en maturité. Ces deux logiciels ont besoin d'améliorations pour faciliter le travail collaboratif, ils ont tous les deux été conçus pour un poste utilisateur mais pas avec en tête l'échange de données, ni même le suivi de modifications nécessaire au travail en équipe répartie. En soit ce n'est pas grave, nous avons commencé à travailler sur l'implémentation de ces fonctions.

FreeCAD a une longueur d'avance sur ses « concurrents » : il intègre un module de calcul par éléments finis (basé sur le solveur CalculiX), il dispose d'une interface avec un mailleur basé sur l'excellent couple Salomé / Netgen tout en conservant un modeleur 3D paramétrique accessible. Le logiciel est en développement, il est buggé mais s'améliore de jour en jour. L'équipe de développement est accessible, n'hésitez pas à leur donner un coup de main si l'envie vous tente (développeur Python / C++ wanted).

KiCAD bénéficie du soutien du CERN et l'ajout de fonctions de trace length matching et de calcul d'impédance différentiel font de lui un best seller pour tout électronicien qui travaille sur des signaux hautes fréquences. L'ergonomie n'est pas encore tip top, mais les bases sont là.

La migration de RuggedPOD

Nous avons finalement porté l'intégralité du projet RuggedPOD sur ces outils et ça marche ! Bon on en a bavé, on a rencontré des bugs et l'équipe m'a un peu charrié pendant quelques semaines, car il a fallu convaincre ingénieurs en mécanique, électronique et modélisation, de basculer sur des outils non aboutis, mais au final n'importe qui peut maintenant nous donner un coup de main dans le développement de RuggedPOD et c'est une excellente nouvelle.

D'ailleurs où en sommes-nous ? Eh bien, après de nombreux bugs (on n'y échappe pas), RuggedPOD semble enfin devenir fonctionnel et utilisable. Le problème majeur que nous avions rencontré provenait d'une fuite de gaz liée à la dépression que nous imposons au système (RuggedPOD est un châssis d'ordinateur qui fonctionne comme une boite a vide remplie au 2/3 d'huile). Nous avons enfin trouvé l'erreur de conception liée à l'emploi d'un rayon de courbure trop court sur les gorges de joints toriques. En basculant sur des joints plats et en augmentant les épaisseurs de matière, il semblerait que le problème disparaisse.

Merci à CalculiX pour nous avoir apporté les courbes de distorsion de matière liée au vide sur la paroi supérieure du POD.

L'avenir du matériel libre

Le matériel libre progresse, pas aussi vite que nous le souhaiterions, mais il progresse. Nous en sommes au stade du logiciel libre à la fin des années 90, il reste beaucoup de travail à accomplir, construire les outils pour simplifier les développements, mais aussi construire le modèle économique associé. À ce titre, la société pour laquelle je travaille (horizon computing solutions) a mis en ligne dernièrement un configurateur pour les équipements Open hardware. Il est disponible en version bêta et vous permettra de vous faire une idée de ce que l'on peut faire à partir de matériel Open Compute et à quel prix.

Nous sommes en train d'y ajouter RuggedPOD. N’hésitez pas à tester tout cela et nous donner un coup de main pour améliorer l'ensemble !

Aller plus loin

  • # Commentaire supprimé

    Posté par  . Évalué à 2.

    Ce commentaire a été supprimé par l’équipe de modération.

    • [^] # Re: Sacré remerciement et remerciement sacré

      Posté par  (site web personnel) . Évalué à 7.

      Merci.

      Je ne fais qu'essayer d'apporter mon experience a ce sujet qui me tient a coeur. Il reste encore un travail fou, mais suis convaincu que ce mouvement ne s'arretera plus. Cela fait maintenant 20 ans que je fais du hardware et il y a un phenomene impressionnant qui s'est passe ces 20 dernieres annees. La ou il fallait une equipe de 50 personnes il y a 20 ans, il suffit maintenant d'etre seul avec un laptop pour accomplir les memes taches. Les outils de conception ont progresse d'une maniere formidable, et il est fort probable que ce phenomene ne ralentisse pas, ce qui laisse de beaux jours au hardware libre.

      Y a plus qu'a se replonger dans des bons bouquins de physique !

      vejmarie

  • # KiCAD vs HDL ?

    Posté par  . Évalué à 0.

    Peut-être que j'essaye de comparer l'incomparable mais pour savoir que vaut KiCAD comparer à un HDL (VHDL ou Verilog par exemple).
    Pour moi le gros problème pour obtenir du matériel 100% libre c'est qu'il n'existe pas d'outils libres assez puissant pour obtenir le dessin des masques d'un composant électronique.

    • [^] # Re: KiCAD vs HDL ?

      Posté par  (site web personnel) . Évalué à 6.

      KiCAD est au niveau carte pas niveau composant. Il existe pas mal de simulateur HDL

      Un des gros problemes pour faire de l'open hardware c'est les brevets (ca me rappelle un peu le debut des logiciels libres mais avec un probleme puissance 100, car le systeme de brevet materiel existe bel et bien partout).

      Lorsque l'on developpe un equipement libre on est donc assujettis a des contraintes potentiellement tres fortes sur le cote IP qui ne sont pas simple a gerer, meme si des discussions commencent a emmerger sur l'avenir du hardware avec les detenteurs de brevets il reste un travail de fond tres long.

      Pour les processeurs, il faut soit refaire une ISA, soit partir d'une ISA existante. Le mieux est bien entendu le 2, les compilateurs etant deja dispos … ainsi que le support O/S. ARM ne peut pas etre utilise car la societe vie de la vente de son IP. Idealement il faudrait qu'une ISA devienne publique pour accelerer les developpements. Je milite pour ca (ce qui explique en partie mes nombreux voyages aux USA en ce moment pour ceux qui me suivent).

      • [^] # Re: KiCAD vs HDL ?

        Posté par  . Évalué à 4.

        Des simulateurs open source il y en a quelques uns qui fonctionnent bien, le problème c'est la synthèse.
        À part les outils alliance ou la toolchain pour le FPGA ice40 je n'en connais pas en open source…

        C'est clair que les brevets sont un frein au matériel open source.

        Concernant les ISA libres as-tu déjà entendu parler du core Amber d'ARM qui est, je crois, open source. C'est clair qu'il date un peu mais il ne semble pas que le jeu d'instruction est énormément changé.
        Il y a aussi le RISC-V mais je ne le connais pas.
        De plus il me semble que certaines architectures MIPS sont libres, me trompé-je ?

        • [^] # Re: KiCAD vs HDL ?

          Posté par  (site web personnel) . Évalué à 4.

          Exact il n'y a pas un grand nombre d'options. Mais en meme temps cela ne doit pas nous empecher d'essayer d'avancer meme si ces outils sont longs a developper. Il y a pas mal de monde qui regarde RISC-V. Sur MIPS le statut n'est pas clair du cout je ne regarde pas trop. Attendons encore qqs mois il reste encore beaucoup de travail niveau systeme.

          • [^] # Re: KiCAD vs HDL ?

            Posté par  . Évalué à 2.

            MIPS n'est vraiment pas clair je suis d'accord avec toi.
            Sinon où puis-je te suivre pour en apprendre plus sur ton projet d'ISA open source ?

  • # Conception libre, Matériel libre, J'ai un peu de mal à suivre

    Posté par  . Évalué à 3.

    Je viens de lire l'article et j'ai un peu de mal à suivre.
    Conception de matériel libre, d'après ce que j'ai lu il semble que ce soit la conception d'un datacenter. Avec un peu d'humour je crois que l'on peut le réserver à nos amis Belges, une sorte de friteuse chauffée au cpu. Plus sérieusement je n'ai pas bien saisi si ce qui était conçu en matériel libre était depuis le départ (Processeur, Carte mère, mémoire, Microprogramme de carte mère (BIOS ou autre système de base), unité de stockage, carte d'affichage) ou alors les datacenters à partir de matériels non libre. Ensuite le projet présenté s'appuie sur des logiciels libres pour la conception et la simulation de ces matériels libres. Je n'ai pas très bien compris car j'ai plus trouvé cela comme un matériel plus respectueux de l'environnement par rapport aux consommations et dégagement de chaleurs. Un peu comme un ordinateur BIO. Quel est le but ou les buts recherchés, pourrait t'on me faire une bref résumé. Pour le refroidissement il me semble que google envisage de mettre ses datacenters sous l'eau. Est-ce une bonne chose pour l'environnement ?
    Réchauffement de l'eau environnante avec ses effets néfastes ou bénéfique ?
    Qu'apporte ce projet si c'est effectivement une plus grande liberté et un meilleur contrôle de nos données j'approuve. Cependant quelle est la partie libre ?
    Sujet passionnant mais un peu flou pour moi.

  • # Intéressant

    Posté par  (site web personnel) . Évalué à 1.

    Je ne connaissais pas du tout cette initiative de matériel libre, c'est une excellente nouvelle et cela montre que l'idée du libre va beaucoup plus loin que le simple soft. Les prochains véhicules seront ils libres par exemple ? On peut rêver :)

  • # Simulation de circuits électroniques

    Posté par  . Évalué à 1.

    Salut à tous,

    J'imagine que vous faites également de la simulation de circuits électroniques (analogique/numérique), utilisez-vous également des produits libres (il ne me semble pas que KiCAD le fasse, mais ça fait longtemps que je n'ai pas regardé) ou avez-vous conservé un outil propriétaire ?

    Personnellement j'utilise le couple gschem/ngspice, mais un outil comme LTspice pour faire des petits tests rapides serait pas mal.

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