Pastilda: resultados

¿Cómo se organiza la fabricación por contrato de productos electrónicos en los Estados Unidos?
¿Es posible capitalizar el crowdfunding?
Software que mata hardware. ¿Mito o realidad?
¿Los proyectos de código abierto tienen vida?

Todo esto en la parte final de la historia de detectives sobre el desarrollo de Pastilda, un administrador de hardware de contraseña de código abierto.

Comience la producción

En el momento del lanzamiento del primer lote, teníamos solicitudes para 182 Pastilds de 149 inversores. Los pedidos eran de todo el mundo:




Curiosamente, a pesar de nuestros artículos en ruso, solo hay 14 pedidos de Rusia. Pedimos 324 Pastilds para la producción, por tal cantidad había suficientes fondos recaudados.
Debido a las características específicas del dispositivo, aprovechamos los consejos de Crowd Supply y colocamos la producción en los EE. UU. En la fábrica de Macrofab . Un poco sobre cómo se organiza todo allí. Vamos al sitio y creamos un pedido. Cargamos ODB ++ , dentro hay todo sobre nuestro dispositivo: capas de placa, una lista de componentes (lista de materiales o lista de materiales), su disposición, etc. A continuación, debe comparar su lista de materiales con los componentes disponibles en el almacén y también confirmar la ubicación correcta de los componentes en la parte superior e inferior del tablero.



Después de eso, obtenemos el costo y el tiempo de producción para cualquier fiesta. El precio de costo se describe en detalle: cuánto cuesta la mano de obra, cuántos componentes, cuántas placas de circuito impreso, etc.



También se está construyendo un gráfico que explica la caída en el costo cuando el lote crece:



La fábrica se toma no solo para ensamblar, sino también para probar dispositivos. Para hacer esto, necesita pintar la metodología de prueba y firmware en una sección especial. El costo del firmware es de aproximadamente $ 1 por minuto.

La producción de un lote de 324 piezas tomó alrededor de 8 semanas. El 10% de las placas no pasaron las pruebas con un diagnóstico poco claro de un "gestor de arranque que funciona incorrectamente". La comunicación fue extremadamente lenta, las pérdidas fueron insignificantes, por lo que simplemente ignoramos este problema y descartamos estos 10% para desecharlos. Recuerda este momento. Se enviaron honorarios de trabajo a los inversores, no se recibieron quejas.

Las ventas continuaron, nuestra Pastilda incluso apareció en Mouser con un margen feroz de $ 125. Cuando se vendieron las placas, decidimos lanzar otro pequeño lote de 55 dispositivos. Esta vez, la producción tomó alrededor de 7 semanas y el personal de Crowd Supply realizó las pruebas.

Aquí hay un cuadro que explica la cronología de los pedidos, el envío y la producción de Pastild:



La producción se muestra mediante guiones condicionales.

Algo salió mal

Después de un tiempo, supimos que algunos de los nuevos miembros tenían problemas. 10 Pastilds pasaron la prueba, y los 45 restantes no lo hicieron. Los dispositivos parpadean según sea necesario, el LED parpadea, pero el teclado conectado no funciona. Problema en la fabrica ¿Manos torcidas de un probador? Durante varios meses intentamos resolver el problema de forma remota. Al no haber tenido éxito, solicitamos que nos envíen algunas piezas para la investigación. Obtuvimos las muestras y descubrimos: un error se deslizó en el circuito. Aquí:



A la salida del convertidor lineal D4: 5 TPS76333 , el voltaje es de aproximadamente 4V en lugar de 3.3V. La capacidad de salida de C13 es demasiado pequeña. El fabricante solicita al menos 4,7 microfaradios, y para nosotros: 1 microfaradios. En teoría, esto puede conducir a la excitación de la fuente y a un aumento en el voltaje de salida. Después de reemplazar el condensador con 10 microfaradios, la energía pareció volver a la normalidad, pero las placas no funcionaron correctamente.

Es hora de "tirar por ciento"

Esto significa quitar el microcontrolador de la placa y colocar en su lugar uno nuevo o un donante. En este caso, tiramos MK del tablero desde el primer lote. Ganado

Conclusión: debido a la capacidad incorrecta, el poder del MK aumenta, lo que lo daña. ¿Debería el STM32 sostener tal voltaje? La documentación dice que el voltaje máximo sin dañar el chip es de 4V, es decir, caminamos por el borde. Pero, ¿por qué este problema no apareció antes? Informamos a nuestros colegas en los EE. UU. Sobre los hallazgos y les pedimos que compararan las marcas de los controladores de diferentes lotes. Las marcas son diferentes:



¿Qué se puede aprender del marcado? De acuerdo con el artículo y la información de la descripción en el microcontrolador, podemos decir lo siguiente:
El primer lote es China, fabricado en la semana 19 de 2007 o 2017. En lugar de 2017, solo comenzaron a producir la serie F4 en 2011. Revisión del controlador - 2.

El segundo lote es Filipinas, realizado en la semana 25 de 2017. Revisión del controlador - Y.
Los microcontroladores de revisión Y de Filipinas parecen ser menos resistentes al aumento de la nutrición que los controladores de revisión 2 de China. Decidimos enviar todos los dispositivos a Macrofab, pedirles que realicen su investigación y cambiar los microcontroladores y condensadores de todas las placas.

Macrofab lidera la investigación

Allí, un ingeniero se ocupó del asunto, que usó un osciloscopio y un voltímetro, y encontró nuestros problemas. Esto es lo que nos dijo:

1. El 75% de los tableros funcionan, esto elimina problemas con los tableros o errores en los archivos Gerber
2. El posicionamiento (rotación) de los componentes está en orden.
3. No hay quejas sobre la calidad de la soldadura.
4. Medimos el voltaje de suministro de 3.3V y 5V con un multímetro, el voltaje es normal.
5. Verificamos la frecuencia de reloj de 25 MHz.
6. La mayoría de las placas se congelan durante la operación. Una posible causa es un microcontrolador defectuoso o fluctuaciones de energía.
7. La medición de potencia de 3.3V realizada por el osciloscopio mostró un voltaje de 4.1V durante el arranque en todas las placas. Parece que el regulador no puede mantener la tensión de alimentación.
8. Quizás algunos controladores son resistentes al aumento de la nutrición, y otros no.
9. En la salida del regulador, de acuerdo con la hoja de datos, debe haber un mínimo de 4.7 μF. A juzgar por el esquema, la capacitancia en la salida de D4 TPS76333 no es suficiente, C13 se designa como 1 μF. Reemplazamos el condensador con 10 μF y vemos cómo esto afecta la estabilidad
10. Reemplazar el condensador hizo que la placa que no funciona funcionara por un tiempo, luego se bloquea nuevamente.
11. El voltaje de suministro parece más ruidoso de lo esperado. Recomendamos resolver este problema antes de la próxima producción.

El problema fue confirmado, lo más probable es que estemos lidiando con errores de diseño. No hubo preguntas sobre la producción; no pudieron ayudar. Las tarifas regresaron al suministro de Multitud, y desde allí nos las enviaron.

La investigación se realiza por el tercer pin.

Finalmente, tenemos 41 tableros en nuestras manos. Bueno, lo arreglaremos ahora! Lo primero en todas las placas fue soldar la capacitancia C13 a 10 uF. Comenzamos a probar todas las tablas a su vez. Tenemos una variedad de comportamientos en el tablero:

• comienza, pero se cuelga después de un tiempo, el teclado no detecta
• no comienza en absoluto, no hay signos de vida
• cuando se enciende, comienza a parpadear rápidamente
• se enciende, parpadea, se cuelga, el microcontrolador se calienta

No hay tableros de trabajo. Medimos la fuente de alimentación de 3.3V del MK, y allí, ¡4 voltios! De repente nos damos cuenta de que reemplazar el condensador en la fuente no resuelve el problema del aumento de voltaje. Observamos el osciloscopio, estudiamos el consumo actual, cambiamos la fuente a LM1117-3.3,



retire los filtros de potencia y tierra, pero nada cambia: la potencia aún salta a 4V.



Después de encender por un tiempo, el voltaje es normal, sin interferencias, sin acumulación de voltaje, y luego cambia abruptamente a 4V y dura así para siempre.

Se detectó un comportamiento de potencia anormal durante el encendido: la potencia se modula mediante pulsos de ~ 100 ms. Había una hipótesis: la fuente de energía no tiene nada que ver con eso, el microcontrolador en sí mismo estropea el bus de energía. Tal vez 5V desde el puerto USB "fluyen" hacia el microcontrolador a través de la pata VBUS. En el firmware de Pastilda, este tramo no se inicializa de ninguna manera. Intentamos forzar la inicialización del pie en la entrada:



Estamos en el buen camino! El poder es normal, aunque no de inmediato: después de todo, el gestor de arranque primero funciona para nosotros. Vamos alli

El cargador OpenBLT utilizado por defecto inicializa USART1, que cruza el tramo VBUS. Y esto es Tx, es decir, el pie es la salida. Una salida a la que la alimentación externa proviene directamente de un puerto USB. Examinamos el cargador de arranque, eliminamos la inicialización de USART1: el poder se volvió normal. Esta es una victoria!

Para los microcontroladores STM32 con fuente de alimentación de 3.3V, algunas patas son resistentes a las señales TTL de 5V, en la descripción se denominan FT (Tolerancia de cinco voltios). Actualicemos la memoria de estas patas FT:

• Esta propiedad se aplica al pie solo si está configurada como entrada.
• El voltaje máximo en la pierna es 5.5V.
• El voltaje en la pata no puede exceder la fuente de alimentación más baja del MK en más de 3.6V.

Aquí está el diagrama estructural de las "patas":




Nuestro caso de alimentar MK a través de LDO desde USB se considera por separado en AN4899 . La alimentación de 5V debería llegar al pie VBus solo cuando el microcontrolador ya esté alimentado. Lo hacemos así:

Ahora sabemos cuántos errores se pueden cometer en una placa con tres conectores y un microcontrolador (tantos como desee).

Tenemos tres de ellos: dos de hardware y uno de software. Nos tomó un año descubrir las verdaderas causas del problema de "producción".

Economía

Veamos cuánto hemos ganado en este proyecto.

Ingresos a través de Crowd Supply - $ 14,610. Así se distribuyeron los gastos:



La mayor parte de la producción esperada de placas de circuito impreso. Todo lo demás: la comisión del sitio, tarifas por transferencias de dinero, entrega y montaje de bienes por un monto del 24%. La plataforma asumió el 10% de la comisión en todos los pagos. Cargamos todos los gastos a los chicos del sitio, por lo que el dinero nunca llegó a nuestra cuenta.

En el último artículo, revelamos la complejidad del desarrollo: aproximadamente 1840 horas. Imagine que este proyecto se realizó a precios comerciales. Entonces los costos de desarrollo se pueden estimar en alrededor de $ 100,000.

Para recuperar el desarrollo, necesitamos vender alrededor de 3,000 Pastilds.

Conclusión

Proyectos como Pastilda nacen en los corazones de los desarrolladores y se implementan en contra del sentido común.

Este enfoque funciona con proyectos de hobby, donde el objetivo principal es probar cosas nuevas. Pero cuando nos acercamos a proyectos comerciales, lo primero que hacemos es realizar un análisis de eficiencia económica. Si la economía no converge, desalentamos el lanzamiento del proyecto, comenzando desde la etapa de desarrollo de los Términos de Referencia. Incluso tuvimos la idea de un nuevo artículo. Algo así como "10 razones por las que NO necesita desarrollar su dispositivo". Tema candente?

Que sigue

La principal conclusión que hicimos durante el trabajo en este proyecto: en la versión actual, Pastilda es adecuada solo para uso personal. Si queremos que el dispositivo resuelva problemas a nivel empresarial: una pieza de hardware no es suficiente, necesitamos construir un sistema.

Existen las siguientes ideas:

1. Combine el almacenamiento de contraseña física y de servidor (o nube). Condicionalmente, divida la contraseña en dos partes. La primera parte se almacenaría en una clave física (como se implementa ahora), la segunda en el momento de ingresar la contraseña se solicitó al servidor y se transmitió a la clave, por ejemplo, a través de Wi-Fi.
2. Similar a la primera opción, pero no la contraseña se almacena en la clave, sino la clave de cifrado privada que descifrará la contraseña que proviene del servidor a través de Wi-Fi (la contraseña se cifra previamente con una clave diferente).

Agradecemos los comentarios de colegas de la industria de seguridad de la información.

Anuncio para usuarios

Es necesario actualizar el gestor de arranque Pastilda para evitar daños en el MK. El gestor de arranque actualizado está en el repositorio . También hay una instrucción sobre cómo flashearlo en Pastilda. Es posible soldar un condensador para un funcionamiento estable, pero no es necesario.

Una vez más, nos disculpamos por el retraso de los compradores que todavía están esperando sus Pastilds. Los 40 Pastilds restantes volarán a ti en las próximas semanas.

Inicialice los pines sabiamente, cuide los resultados desde una edad temprana. Y, por supuesto, use contraseñas complejas.