In einem faszinierenden Projekt hat der Entwickler Dmitry Grinberg die Idee wieder aufleben lassen, Computer selbst aus einzelnen elektronischen Komponenten zusammenzustellen – inspiriert von legendären Heimcomputern wie dem Altair 8800. Diesmal will er das Löten auch für Anfänger zugänglich machen, indem er eine einfach zu verarbeitende Platine entwickelt hat.

Die Hardware wurde möglichst benutzerfreundlich gestaltet: Grinberg wählte SMD-Komponenten (surface-mounted device), blieb jedoch bei Chips mit maximal acht Kontakten. Besonders bemerkenswert ist die Entscheidung, die Kontakte für einen USB-C-Stecker als Kantensteckverbinder (Edge Connector) auszuführen, um die Herausforderung des Verlöten einer USB-C-Buchse zu umgehen.

Für das Herzstück des Systems entschied sich Grinberg diesmal für einen STM32-Mikrocontroller (STM32G031J6) von STMicroelectronics. Ausgestattet mit einem ARM-Cortex-M0+-Kern, 32 kByte Flash-Speicher und 8 kByte RAM, bietet dieser 8-Pin-Mikrocontroller eine beeindruckende Leistungsfähigkeit. Interessanterweise können einige Exemplare sogar mit bis zu 180 MHz betrieben werden, was deutlich über den vom Hersteller angegebenen 64 MHz liegt.

Hacky, aber nützliche Berechnungen

Dieser kompakte Mini-Computer ist tatsächlich funktionsfähig! Grinberg nutzt einen MIPS-Emulator, um Linux auf der beschränkten Hardware zum Laufen zu bringen. Mit einer Taktfrequenz von 148 MHz erreicht der STM32 in etwa die Performance eines MIPS R3000, das mit 1,65 MHz läuft. Diese Leistung reicht aus, um mit dem Texteditor vi zu arbeiten oder Programme mit Make und GCC zu kompilieren. Das System benötigt etwa eine Minute zum Booten, und die Ein- und Ausgabe erfolgen über einen UART-zu-USB-Wandler (PL2203GL). Um den internen RAM für ein Linux-System zu erweitern, verwendet Grinberg einen 8 MByte großen Pseudo-SRAM-Chip (PSRAM), der über SPI (Serial Peripheral Interface) angeschlossen ist – was einige der hohen Anforderungen für die Emulation erklärt.

Dieser innovative Aufbau stellte Grinberg vor einige Herausforderungen. Um drei externe Bauteile über nur sechs freie Pins des Mikrocontrollers anzusprechen, entschloss er sich zu unkonventionellen Lösungen: Die SD-Karte wird über das SDIO-Protokoll angesprochen und teilt sich Pins mit dem PSRAM, das per SPI gekoppelt ist. Obwohl SD-Karten auch über SPI kommunizieren können, standen keine Pins für die Chip-Select-Signale zur Verfügung.

Mit einem weiteren cleveren Trick erledigt Grinberg die Kommunikation mit der SD-Karte mithilfe von Bit Banging, was bedeutet, dass die Bits softwareseitig ausgegeben und eingelesen werden. Auch die Datenübertragung per UART erfolgt auf diese Weise, da der einzige mögliche Pin keinen Empfangsmechanismus einer UART-Hardware zulässt, während ein externes Modul den Empfang von Daten übernimmt.

Ein Bauträumergebnis – aber die Reise ist noch lange nicht zu Ende!

Obwohl das Projekt das Ziel verfolgt, Löten-Anfängern zu ermöglichen, selbst einen Linux-Computer zu bauen, ist dieser Traum derzeit noch nicht ganz greifbar. Grinberg stellt zwar alle erforderlichen Daten zum Download zur Verfügung, doch Interessierte müssen die Platine selbst anfertigen und die Bauteile beschaffen. Grinberg äußerte den Wunsch, einen Partner zu finden, der Kits anbieten kann, um den Bauprozess zu vereinfachen.

Der erste Start des Computers kann ebenfalls eine Herausforderung darstellen: Zunächst müssen Lötbrücken gesetzt werden, um die Firmware über den integrierten Bootloader des Mikrocontrollers zu installieren. Aufgrund der Pinbelegung, die Grinberg gewählt hat, ist dies nicht ganz einfach. Die Lötbrücken stellen zunächst eine Verbindung zum UART-Wandler her, die vom Bootloader genutzt werden wird. Nach dem Aufspielen der Firmware kann die finale Pinbelegung durch Änderungen an den Brücken hergestellt werden. Die Durchführung von weiteren Firmware-Updates gestaltet sich dann über die SD-Karte hingegen als unkomplizierter.

Dmitry Grinbergs Projekt zeigt eindrucksvoll, wie Leidenschaft und Kreativität dazu beitragen können, den nostalgischen Geist des DIY-Computing zurück in die Gegenwart zu tragen. Wer weiß, vielleicht handelt es sich bei diesem kleinen Linux-Rechner um den Beginn einer neuen Ära für Bastler!