كتاب مقدمة الى التصاميم الإلكترونية الحرة

مقدمة الى التصاميم الإلكترونية الحرة إعداد :جميل الخطيب 1. مقدمة: في السنوات العشر الأخيرة لمعت فكرة برمجيات الحاسوب المفتوحة المصدر(الحرة) Open Source وبدأت تنافس منتجات أعظم الشركات. من أهم هذه البرامج نظام التشغيل لينكس Linux . حققت هذه البرامج رواجا كبيرا ليس لمجانيتها فقط , ولكن لتوفر مصدر التصميم والبرنامج فيتمكن كل من لديه الخبرة من تعديل البرناج ليتناسب وحاجاته. للمزيد من العلومات مراجعة (www.opensource.org) إن مبدأ البرامج الحرة لم يتوقف عند برمجيات الحاسوب ولكن تعداها إلى العديد من المجالات, فهناك المقالات والكتب المفتوحة المصدر من حيث أنها قابلة للتعديل وإعادة النشر. وكذلك القيام بالأبحاث العلمية عبر التعامل على مستوى العالم وتبادل المعلومات والنتائج كما هي في مشروع فك رموز الجنوم البشري. قد أصبح مصطلح المصدر المفتوح (Open Source) عاما يطلق على كل المشاريع التي تمنع احتكار المعلومات لفئة معينة وتسمح بتطوير المشاريع دون حواجز. بهذا المقال سنناقش كيف أن هذا المبدأ قد تُبني في التصاميم الإلكترونية والأجهزة بالإضافة الى العوائق وسبل التطوير. وأخيرا التعريف ببعض فوائد هذه التصاميم في تحسين وضع الصناعة الإلكترونية والأبحاث والدراسات بهذا المجال. 2. نبذة عن تصميم الأجهزة الإلكترونية: شهد العقدان الماضيان سرعة هائلة بتطور الأجهزة الإلكترونية فمن أجهزة التلفاز الأبيض والأسود الى أجهزة الإتصال الجوالة، التي يمكن من خلالها مشاهدة أحدث البرامج المتلفزه عبرالإنترنت. إن هذا التطور السريع لم يتم فقط بفضل تطور العلوم وطرق التصنيع، ولكن كذلك بفضل طرق التصميم والتطوير. فمن المعلوم أن أي جهاز يخضع للعديد من الخطوات قبل التصنيع، والتي من أهمها مرحلة التصميم فمن خلالها يتم تحويل الفكرة الى نظام ووصف متكامل لكيفية عمل الجهاز وعلى أي المبادئ وباستعمال أي القطع الإلكترونية وكيف سيتم ترابطها والعديد العديد من المعلومات التي على المصمم أن يأخذها بعين الاعتبار. في السابق كانت هذه العملية تعتمد على جمع العديد من القطع الإلكترونية، مثل الترانزستورات والمقاومات وغيرها وربطها ولذلك كانت الأجهزة كبيرة. في هذه الفترة كان التصميم يتم إما بالرسم على الورق او الحاسوب لتوضيح المعلومات والأفكار. ولكن مع تقدم الزمن ازدادت الحاجة لأجهزة أعقد وبالتالي إلى زيادة عدد القطع كالترانزستورات والأجزاء المستخدمة والتي أصبحت تدريجيا بفضل طرق التصنيع أصغر وأمكن تجميعها بقطع تسمى Micro Chips الرقائق الإلكترونية المصغرة(أو الرقائق المدمجة Integrated Chips IC ) والتي قد تجمع الملايين من الترانزستورات مما أدى الى زيادة تعقد عملية التصميم لذلك لم يعد من الممكن إتباع الطرق التقليدية فقط مما أدى لاختراع طرق تصميم تعتمد على وصف الدوائر الإلكترونية وعملها عن طريق لغة برمجية يستطيع المصمم فهمها. فيصبح عمله كالمبرمج يصف الدائرة ويخضع الوصف لبرنامج حاسوبي الذي بدوره يحولها لمعلومات دقيقة عن كيفية تعامل الترانزستورات والأجزاء معا وعن كيفية تصنيعها. فلم يعد المصمم يفكر بكمية الترانزستورات أو كيفية ارتباطاتها ولكن يركز على وصف مايريد ان تفعله الدائرة، مما أدى الى سرعة تطوير الأجهزة وإنتاجها. تسمى هذه اللغات اللغات الوصفية للإلكترونيات (Hardware Description Languages HDL) ومن الأمثلة لهذه اللغات VHDL و Verilog وهي لغات منتشرة بين مصممي الإلكترونيات مثل انتشار لغات C++ أو Java لدى مبرمجي الحاسوب. بالإضافة لذلك فقد تطورت البرامج الحاسوبية المساعده في تصميم الأجهزة الإلكترونية والتي تساهم في تحليل المشاكل قبل وبعد التصميم ولا مجال هنا للتوسع في شرح مثل هذه البرامج ونكتفي بذكر الإسم العام لها وهو CAD Computer Aided Design أو بصفة خاصة للإلكترونيات EDA Electronics Design Automation والتي بالكاد يوجد تصميم إلكتروني لم يعتمد على إحداها. كما رأينا بالفقرة السابقة أن تصميم الأجهزة الإلكترونية لم يعد يعتمد كثيرا على تجميع الترانزستورات و القطع وتلحيمها بل أصبح أعقد من حيث التفكير وأسهل من حيث العمل اليدوي، فعملية التصميم بأغلبها تتم على أجهزة الحاسوب من خلال البرامج. هذا ما ساهم في أن بعض المصممين استطاعوا نشر تصاميمهم على الإنترنت والتي هي عبارة عن الملفات الحاسوبية الخاصة بالتصميم والتي توضح عملة. من مثل هذه المبادرات بدأ يظهر توجه ما يسمى بالتصاميم الإلكترونيه المفتوحة المصدر(الحرة) Open Hardware Design (فيما يلي سيطلق عليها التصاميم الحرة للاختصار) 3. التعريف: بسبب حداثة مبدأ التصاميم الحرة، التي لم تظهر بشكل جدي بهذا الاسم إلا في أواخر العقد الماضي، فإن هناك العديد من المحاولات لتعريف التصاميم الحرة والتي تنظر للتصاميم من عدة جهات مختلفة. فهي تختلف عن برامج الحاسوب بأنها لاتحتوي فقط على مصدر البرمجية التي ستعمل على الجهاز بل قد تحتوي على العديد من
-
من كتب تطوير المواقع الالكترونيه - مكتبة كتب الهندسة والتكنولوجيا.