HARDWARE OPEN SOURCE _ Ensayo acerca de hardware de aplicación libre, con pequeños detalles de la actual revolución de aplicaciones para uso educativo desde la primaria sobre la creación de hardware desde la creatividad de la "gente común"

1. Hardware Open Source Para el Aprendizaje de
Tecnología en Países en Vías de Desarrollo.
Informática, Universidad Técnica Particular de Loja.
San Lorenzo, Ecuador
Wendy Cotera Quintero
Afrodita.wend.cote@gmail.com
Abstracto.- Se llama hardware libre, electrónica libre o máquinas
libres a aquellos dispositivos de hardware cuyas especificaciones y
diagramas esquemáticos son de acceso público, ya sea bajo algún
tipo de pago o de forma gratuita. La filosofía del software libre es
aplicable a la del hardware libre y por eso forma parte de la cultura
libre. Un ejemplo de hardware libre es la
arquitectura UltraSparc cuyas especificaciones están disponibles
bajo una licencia libre.
INTRODUCCION
El término del inglés hardware es un término general que se utiliza
para describir los artefactos físicos de una tecnología. En este sentido,
el hardware puede ser equipo militar, equipo electrónico, o equipo
informático. En informática, se denomina hardware o soporte físico
al conjunto de elementos materiales que componen una computadora.
Hardware también son los componentes físicos de una computadora
tales como el disco duro, la unidad de disco óptico, la disquetera, etc.
El hardware se refiere a lo que es tangible, es decir todos los
componentes físicos de la computadora.
El software libre ofrece al usuario cuatro libertades: libertad de uso,
de estudio y modificación, de distribución, y de redistribución de las
versiones modificadas. Existen licencias que las garantizan y que dan
una cobertura legal, como por ejemplo la licencia GNU GPL.
El hardware libre toma estas mismas ideas del software libre para
aplicarlas en su campo.
Al no existir una definición clara de hardware libre, cada autor lo
interpreta a su manera. Se han creado licencias, algunas de las cuales
están todavía en desarrollo. Dependiendo del enfoque, pueden ser
establecidas dos clasificaciones: la primera tiene en cuenta cómo es
su naturaleza (estático o reconfigurable) y la otra en función de su
filosofía.
ESTADO DEL ARTE DE PLATAFORMA OPEN SOURCE.
Es una propuesta casi tan antigua como la del software libre, sin
embargo su empleo no es tan directo. Compartir diseños
de hardware es más complicado. No hay una definición exacta (se
pueden encontrar referencias a distintos artículos). Incluso Richard
Stallman, Presidente de la Free Software Foundation afirma que las
ideas del software libre se pueden aplicar a los archivos o ficheros
necesarios para su diseño y especificación (esquemas, PCB, etc), pero
no al circuito físico en sí.
Según el enfoque pueden clasificarse: por su naturaleza (estático o
reconfigurable) y la otra en función de su filosofía.
1. Según Su Naturaleza
Dada su diferente naturaleza, al hablar de hardware abierto o libre
hay que especificar de qué tipo de hardware se está hablando. A
continuación se describen cada uno de los diferentes hardware según
su naturaleza:
1.1 Hardware Reconfigurable
Es aquél descrito mediante un lenguaje de descripción de hardware.
Su naturaleza es completamente diferente a la del hardware estático.
Se desarrolla de una manera muy similar a como se hace con el
software, mediante archivos de texto, que contienen el código fuente.
Se les puede aplicar directamente una licencia libre, como la GPL.
Los problemas no surgen por la definición de qué es libre o qué debe
cumplir para serlo, sino que aparecen con las herramientas de
desarrollo necesarias. Para hacer que el hardware reconfigurable sea
libre, sólo hay que aplicar la licencia GPL a su código.
1.2 Hardware Estático
Es el conjunto de elementos materiales o tangibles de los sistemas
electrónicos. Ya que el software carece de existencia física, surgen
problemas que se describen en el apartado "Desventajas".
2. Según Su Filosofía
Al no existir una definición clara de hardware libre, también existe
libertad en su interpretación. Muchos de los argumentos acerca del
diseño de hardware libre provienen de quienes hablan en las
comunidades de software y hardware. Una causa de esto es el simple
hecho de que la palabra "software" refiere tanto al código
fuente como a los archivos o ficheros ejecutables, mientras que las
palabras "hardware" y "diseño de hardware" se refieren claramente a
dos cosas distintas. Usar la palabra "hardware" como taquigrafía para
el diseño y el objeto físico es una receta para la confusión. Los
términos siguientes se han utilizado en discusiones de este asunto.
2.1 Diseño de Hardware Libre (Free hardware design)
Se refiere a un diseño que pueda ser copiado, distribuido, modificado,
y fabricado libremente. No implica que el diseño no pueda también
ser vendido, o que cualquier puesta en práctica de hardware del
diseño estará libre de coste. Todas las mismas discusiones sobre el
significado de la "libertad" entre los partidarios de la Free Software

2. Foundation, y los partidarios de la licencia Licencia BSD que afecta
al software, desafortunadamente las trasladan a los diseños del
hardware.
2.2 Libre Hardware Design.
Se refiere a la misma clase del diseño free hardware design, pero
intenta aclarar que la palabra libre, se refiere a la libertad y no al
precio. El término suena fuera de contexto a muchos angloparlantes,
pero resulta natural para los franceses. Sus traducciones son naturales
para hablantes de otros idiomas, quienes no utilizan una palabra para
dar diferentes significados; como por ejemplo: en inglés "free
beer" cerveza gratuita y "free speech" libertad de expresión.
2.3 Open Source Hardware
Se refiere al hardware para el cual toda la información del diseño se
pone a disposición del público en general. Open source hardware se
puede basar en un free hardware design, o el diseño en el cual se basa
puede ser restringido de alguna manera. En diferentes países, se
desarrolla con fines simplemente colaborativos y cooperativos, una
filosofía sin interés económico. En Argentina y otros países de habla
hispana, hay diversos sitios donde se puede contar con soporte y
desarrollo técnico http://pinguino.blog.com/ En la misma podemos
encontrar información detallada sobre diferentes aportes compartidos
La placa mínima – “Tiny” 4550. Aquí describiremos la placa
mínima con el pic18f4550. Su alimentación es tomada del puerto
USB de la computadora lo que no permite utilizarla separa de la
misma y limita el consumo máximo. Esto para simplificar las cosas
en especial a la gente menos experta.
Originalmente está pensada para ser soldada en una pequeña placa y
está conectada a un protoboard para realizar las conexiones a sus
pines. Nosotros recomendamos el soldarlo en placas pre perforadas y
evitar así hacer el circuito impreso pero eso depende de los gustos del
experimentador.
2.4 Open Hardware
Es una marca registrada del Open Hardware Specification Program.
Es una forma limitada de open source hardware, para la cual el
requisito es que:
"La suficiente documentación del dispositivo debe estar disponible
para que un programador competente pueda escribir un controlador
del dispositivo. La documentación debe cubrir todas las
características de la interfaz del dispositivo - controlador que se
espera que cualquier usuario emplee. Esto incluye funciones de
entrada-salida, de control y funciones auxiliares como medidas de
funcionamiento o diagnósticos de auto prueba. Los detalles de
soporte de firmware on-board y de la puesta en práctica de hardware
no necesitan ser divulgados excepto cuando son necesarios para
permitir programar un controlador para el dispositivo" .
Es decir, solamente una cantidad de información limitada sobre el
diseño necesita estar disponible; posiblemente no mucha, por
ejemplo, para hacer una reparación.
2.5 Free hardware.
Es un término usado de vez en cuando como sinónimo para el open
source hardware. Es un término que busca ser directamente paralelo
entre el hardware y el software, pero vela la distinción entre el diseño
y la puesta en práctica. El término de free hardware es
particularmente confuso puesto que implica el estado físico
del hardware, más que su diseño, el cual de alguna manera es libre.
Esto no es del todo cierto en el sentido del costo, y tiene poca
importancia (excepto metafóricamente) en el sentido social. Lo más
simple es evitar este término totalmente, exceptuando su significado
de costo, como por ejemplo: las computadoras libres dadas por varias
organizaciones sociales.
La Open Source es una gran oportunidad de desarrollo del
intelecto y buen camino para la creatividad de las nuevas
generaciones e incluso con las dificultades económicas.
PLATAFORMA RASPBERRY PI.
Figura 1. Modelo A
El modelo A “ver [Fig.1]” solo tiene un puerto USB, carece de
controlador Ethernet y cuesta menos que el modelo B, el cual tiene
dos puertos USB y controlador Ethernet 10/100.
A pesar que el Modelo A no tiene un puerto RJ45, se puede conectar
a una red usando un adaptador USB-Ethernet suministrado por el
usuario. Por otro lado, a ambos modelos se puede conectar un
adaptador Wi-Fi por USB, para tener acceso a redes inalámbricas o
internet. El sistema cuenta con 256 MiB de memoria RAM en su
modelo A, y con 512 MiB de memoria RAM en su modelo B. Como
es típico en los ordenadores modernos, se pueden usar teclados y
ratones con conexión USB compatible con Raspberry Pi.
El Raspberry Pi no viene con reloj en tiempo real, por lo que
el sistema operativo debe usar un servidor de hora en red, o pedir al
usuario la hora en el momento de arrancar el ordenador. Sin embargo

3. se podría añadir un reloj en tiempo real (como el DS1307) con una
batería mediante el uso de la interfaz I²C.
Los esquemas del modelo A y el modelo B “ver [Fig.2]” fueron
lanzados el 20 de abril de 2012 por la fundación.
La aceleración por hardware para la codificación de vídeo (H.264) se
hizo disponible el 24 de agosto de 2012, cuando se informó que la
licencia permitiría su uso gratuitamente; antes se pensó en anunciarlo
cuando se lanzara el módulo de cámara. También se puso a la venta
la capacidad para poder usar el codificación-decodificación
de MPEG-2 y Microsoft VC-1. Por otro lado se hizo
saber que el ordenador soportaría CEC, permitiendo que pudiera ser
controlado mediante un mando a distancia de televisión.
El 5 de septiembre de 2012, se anunció una revisión 2.0 de la placa,
que ofrecía un pequeño número de correcciones y mejoras, como
unos agujeros de montaje, un circuito para hacer reset, soporte para
depuración JTAG, etc.
El 15 de octubre de 2012, la fundación anunció que todos los
Raspberry Pi Modelo B serían enviados a partir de ese momento con
512 MiB de RAM en vez de 256 MB.
Figura. 2. Modelo B
Arquitectura y Organización.
Raspberry Pi es un ordenador de placa reducida o (placa única)
(SBC) de bajo coste, desarrollado en Reino Unido por la Fundación
Raspberry Pi, con el objetivo de estimular la enseñanza de ciencias de
la computación en las escuela.
Diagrama de bloques del modelo B, en el Modelo A. el puerto USB
está conectado directamente al SoC
Localización de cada uno de los componentes de la placa modelo B.
Raspberry Pi es una placa de 9x6x2 centímetros de tamaño y 45
gramos de peso que acopla un procesador (CPU) ARM1176JZF-S a
700 MHz , un procesador gráfico (GPU) VideoCore IV, y
512 MiB de memoria RAM (aunque originalmente al ser lanzado
eran 256 MiB). El diseño no incluye un disco duro ni unidad de
estado sólido, ya que usa una tarjeta SD para el almacenamiento
permanente; tampoco incluye fuente de alimentación ni carcasa.
Varios puertos de entrada/salida (conexión USB, conexión de audio,
tarjeta de red Ethernet, una salida de vídeo DVI y una salida HDMI)
y un lector de tarjetas SD que hace las veces de almacenamiento.
Sistemas Operativos Compatibles.
La fundación da soporte para las descargas de las distribuciones para
arquitectura ARM, GNU/Linux (Raspbian (derivada
de Debian), RISC OS 5, Arch Linux ARM (derivado de Arch Linux)
y Pidora (derivado de Fedora)); y promueve principalmente el
aprendizaje del lenguaje de programación Python . Otros lenguajes
también soportados son Tiny, BASIC, C, Perl y Ruby.
Ámbito de Enseñanza.
Raspberry Pi es un proyecto concebido para compartir conocimiento
y romper la brecha digital en las escuelas, un proyecto que se apoya

4. en Creative Commons y en GPL para llevar el mundo de la
programación y el desarrollo a las escuelas, los aficionados y todo
aquel que tenga interés en aprender, experimentar y realizar sus
propios proyectos de la misma forma que, por ejemplo, se
utiliza Arduino.
Fomentar desde la escuela el aprendizaje de la programación y
despertar, de manera temprana, el interés en el desarrollo de
aplicaciones y el mundo de la cultura libre a los nativos digitales que
están en edad escolar.
CONCLUSIONES
Ha sido una gran herramienta ya utilizada en la universidades,
escuelas, para escolares ya que con el ingenio de los jóvenes, niños,
etc. Podamos conseguir grandes avances en la tecnología con gastos
mininos y al alcance de todos.
Con la idea de poder romper la barrera de entrada económica, han
surgido proyectos que persiguen el desarrollo de computadores de
bajo coste que puedan ser introducidos en las escuelas menos
pudientes y disolver así esta brecha tecnológica.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS.
ht tp://es.wikipedia.org/wiki/Hardware_libre
ht tp://es.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi
ht tp://blogthinkbig.com/raspberry-pi-impacto-educacion/