Flipper One — нам нужна ваша помощь

Мы наконец готовы рассказать про Flipper One — проект, над которым корпим уже много лет и который несколько раз полностью переделывали с нуля. Это очень сложный проект как экономически, так и технически. Поэтому сегодня мы выходим в паблик не с триумфальным анонсом, а чтобы рассказать все как есть. Скажем честно — нам тупо страшно и нам нужна ваша помощь.

TL;DR Flipper One — это наша попытка переосмыслить, чем может быть Linux кибердек. Это огромный проект, поэтому мы открываем процесс разработки и просим сообщество о помощи.

В Flipper One мы поставили перед собой амбициозные задачи:

• Создать самый открытый и хорошо документированный ARM-компьютер в мире с полной поддержкой в мейнлайн-ядре Linux — чтобы можно было скачать ядро c kernel.org и оно сразу работало на Flipper One.

• Убедить вендоров открыть их существующий закрытый код и полностью избавиться от бинарных блобов и костылей.

• Слепить нестандартную аппаратную платформу из микроконтроллера и CPU и портировать кучу кода на уровень MCU.

• Переосмыслить как люди используют Linux и разработать свой GUI-фреймворк с обертками существующих CLI-утилит.

Многие из этих задач имеют кучу неопределенностей и это пугает. Но мы верим, что только так, мы можем сделать по-настоящему важный вклад в общество и образование, и это стоит дороже денег.

Что такое Flipper One?

Flipper One — это не апгрейд Flipper Zero, а полностью другой проект с другими задачами. Главным образом это открытая Linux-платформа, из которой можно слепить что угодно: от сканера IP-сетей с 5G-модемом до AI-анализатора радиосигналов на SDR. Мы уделили большое внимание системе хардварных расширений. Внутрь Flipper One можно устанавливать высокоскоростные модули с интерфейсами PCIe, USB 3.0, SATA. Можно добавить SDR, быстрый SSD диск, сотовый LTE/5G или спутниковый модем.

В устройство встроены сетевые интерфейсы: 2x Gigabit Ethernet, USB Ethernet (5 Gbps), Wi-Fi 6E (2.4/5/6 GHz). Можно добавить поддержку 5G с помощью M.2-модема. Это позволяет использовать Flipper One как роутер, VPN-шлюз или мост между проводной и беспроводной сетью.

Zero vs One

Flipper Zero и Flipper One это абсолютно разные проекты для разных задач. Проще всего об этом думать как о сетевых уровнях:

• Layer 0 — офлайн-протоколы прямого доступа: NFC, низкочастотный RFID, Sub-1 GHz радио, ИК-протоколы, проводные протоколы вроде iButton, UART, SPI, I²C. Работает на микроконтроллере.

• Layer 1 — все «сетевое»: Wi-Fi, Ethernet, 5G, спутниковая связь. Это про работу с сетью, передачу и обработку данных. Работает на мощном железе и открытом Linux-стеке — вычислительной мощности хватает на SDR и локальный AI.

То есть это не «новое» и «старое» поколения одного устройства. Flipper One не заменяет Flipper Zero — это разные категории устройств.

Открытая Linux-платформа

Мы хотим сделать по-настоящему открытую аппаратную Linux-платформу — самый хорошо документированный ARM-компьютер, который из коробки работает на свежей версии ванильного ядра и никогда не протухнет потому что на него всегда будут выходить обновления. Наши цели:

• Полная поддержка в мейнлайн-ядре Linux

• Никаких бинарных блобов, закрытых драйверов и прошивок

• Без вендор-специфичных BSP (board support package)

Только в этом случае можно сделать платформу, максимально удобную для кастомизации сообществом.

Что значит по-настоящему открытая Linux-платформа и почему это вообще важно? Дело в том, что нынешняя ситуация с ARM-компьютерами выглядит так: каждый вендор придумывает свой алгоритм загрузки, напихивает кучу бинарных блобов на каждом уровне системы, держит свое криво пропатченное протухшее ядро Linux и сопровождает все это кривой устаревшей документацией. В итоге больше нельзя просто взять и изучить, как работает компьютер. Можно только разобраться, как устроены костыли китайских производителей процессоров.

Раньше, в эпоху x86, можно было почитать спецификацию и понять, как работает компьютер: что такое BIOS, UEFI, MBR, GPT — и в итоге стать компьютерщиком, который умеет переустанавливать Windows одноклассницам. С ARM-платформами так уже не получится. Теперь, чтобы просто запустить ARM-процессор, нужны мутные закрытые утилиты от производителя процессора.

Мы сами устали от этого и не хотим выпускать очередной продукт, который только усиливает этот бардак.

🤝 Flipper + Collabora — делаем технологии открытыми вместе

Мы заключили партнерство с командой Collabora, которая активно работает над добавлением поддержки Rockchip RK3576 в мейнлайн-ядро Linux. То есть Flipper One сможет работать сразу на ванильном ядре без закрытого кода и танцев с бубном. Почитайте их пост об этом.

Прямо сейчас SoC RK3576 поддерживается в мейнлайне почти полностью. Flipper One уже загружается на свежем мейнлайн-ядре без единого вендор-специфичного патча. Но остаётся один закрытый кусок: DDR trainer — бинарный блоб, который инициализирует RAM на ранних этапах загрузки. Мы будем пытаться убедить Rockchip открыть этот код, либо в крайнем случае зареверсим его сами.

Мы просим сообщество помочь в полировке RK3576, чтобы мы вместе смогли сделать по-настоящему открытую платформу. Будем рады любому вкладу, не только коду. Например, если вы можете повлиять на Rockchip и убедить их открыть последний блоб.

Также есть драйверы и ускорители, которые пока не полностью в апстриме: NPU, аппаратный декодер видео и другие ускорители. Collabora ведет публичный список того, что уже работает в мейнлайне, а что нет, и будем рады помощи в закрытии этих пробелов.

• Open-source roadmap по RK3576 — что мы планируем и как вы можете помочь

• Открытые задачи — где вы можете нам помочь

• Статус RK3576 в мейнлайне от Collabora

Developer Portal — давайте создавать вместе

Мы всегда топили за открытость. С Flipper One мы решили пойти еще дальше — мы открываем не только код и схематику, но и сами процессы разработки. То, что компании обычно прячут или чего стесняются, мы выносим в паблик: черновики документации, обсуждения архитектуры, внутренние дискуссии и проблемы.

Сообществу будут доступны таск-трекеры и внутренние обсуждения вместе с инструкциями, как контрибьютить. Любой человек может посмотреть, на каком этапе находится каждая задача, и поучаствовать в проекте.

Встречайте Developer Portal → docs.flipper.net/one

Такая открытость — это достаточно интимно и неловко для нас. Но мы верим, что это важно для культуры открытости, опенсорса и имеет образовательную ценность.

Что такое Developer Portal?

Flipper One Developer Portal — это публичная вики с документацией по разработке Flipper One, которую может редактировать любой. На портале расписана структура проекта и способы участия в разработке.

Разработка Flipper One очень масштабная, и над ней работают несколько команд, каждая отвечает за свою часть. Мы называем эти части подпроектами:

• 🔌 Hardware — разработка электроники. Здесь разрабатываются печатные платы (PCB), антенны и все, что связано с электрическими соединениями чипов, разъемов и процессоров.

• ⚙️ Mechanics — инженерное проектирование и промышленный дизайн. Здесь разрабатываются корпус, кнопки, пластиковые и металлические детали, монтажные элементы. Всё, с чем пользователь физически взаимодействует.

• 🐧 Linux (CPU Software) — разработка софта процессора RK3576 (CPU). Ядро Linux, модули, драйверы, userspace, загрузчик, Rockchip тулы и т.д. Это самый большой и самый сложный подпроект, охватывающий множество репозиториев.

• 🕹️ MCU Firmware — разработка прошивки микроконтроллера RP235, который управляет дисплеем, подсистемой питания и процессом загрузки CPU, а также обрабатывает события от кнопок и тачпада.

• 🎨 User Interface — UI/UX-разработка. Здесь разрабатывается пользовательский интерфейс, визуальная коммуникация устройства, вся графика и визуальный дизайн.

• 📚 Docs — техническая документация, гайды и даташиты. Здесь разрабатывается вся документация, включая сам Developer Portal. Покрывает документацию по продукту и описание процессов разработки.

• 🧪 Testing — инструменты для тестирования подсистем устройства и валидации железа. Включает разные скрипты и программы для тестирования питания, сети, CPU, аудио, графики и т.д. Также включает прототипы интерфейса, демки и тестовые приложения.

Присоединяйтесь к разработке

Мы будем рады каждому, кто хочет помочь сделать Flipper One — инженерам, программистам, дизайнерам, UI-разработчикам. Или просто если у вас есть идеи — присоединяйтесь.

Как присоединиться → docs.flipper.net/one/how-to-join

А еще мы ищем менеджера в Developer Portal, который будет работать прокси между нашей командой и сообществом, развивать портал и общаться с контрибьюторами. Откликнуться на вакансию Developer Portal & Community Manager.

Co-processor архитектура

Flipper One работает на двух процессорах: высокопроизводительном CPU и энергоэффективном MCU. Эти процессоры работают одновременно, и каждый управляет своей частью устройства:

• High-performance CPU — 8-ядерная система-на-чипе RK3576, на которой работает Linux. Она оснащена GPU Mali-G52 и NPU для запуска локально LLM и других моделей. К ней подключено 8 ГБ оперативной памяти. Почитайте подробнее в CPU Software.

• Low-power MCU — 2-ядерный микроконтроллер Raspberry Pi RP2350, который управляет дисплеем, кнопками, тачпадом, светодиодами и подсистемой питания. Он имеет собственную прошивку MCU Firmware.

Flipper One может работать только на MCU. Даже когда Linux выключен можно управлять устройством с помощью кнопок и LCD-экрана, конфигурировать процесс загрузки — все это без работающего основного CPU. Этого как раз не хватает большинству одноплатников: когда Linux выключен, устройство мертво.

MCU ↔ CPU interconnect

Два процессора общаются между собой через набор интерфейсов, которые мы называем Interconnect: по SPI передаётся фреймбуфер на MCU для вывода на дисплей, по I²C передаются команды в MCU и события от кнопок и тачпада в CPU, UART и несколько GPIO-линий используются для управления загрузкой CPU. Это нетривиальная архитектура.

Мы планируем добавить в ядро Linux драйверы дисплея и устройств ввода. Мы хотим сделать это чисто, без out-of-tree костылей от вендоров. Будем рады, если kernel-сообщество посмотрит на этот дизайн, покритикует его и поможет нам правильно довести его до апстрима.

Flipper OS + FlipCTL

Как мы переосмысляем Linux-cyberdeck.

Несмотря на то, что мы будем часто критиковать продукты Raspberry Pi, мы очень любим и уважаем эту компанию. Во многом их продукты вдохновили нас — они делают потрясающие штуки и внесли огромный мировой вклад в embedded-индустрию. И именно из-за большой любви мы постоянно сравниваем себя с ними.

Что такое Flipper OS?

Мы хотим исправить эту проблему и переосмыслить, как люди используют Linux за пределами рабочего стола. Мы делаем Flipper OS — слой поверх системы на базе Debian, который вводит профили: полные снапшоты ОС с разными преднастроенными пакетами и настройками. Можно загрузить профиль, клонировать его, сломать, поставить что угодно, и вернуться к чистой копии. Или переключиться на совершенно другой профиль для другой задачи. Больше никаких перетасовок SD-карт.

Честно, Flipper OS — это очень сложный проект, и мы пока не на 100% уверены, как его архитектурно построить. Сейчас мы прототипируем концепции и хотим, чтобы это было полезно далеко за пределами Flipper One: для cyberdeck-сборок на Raspberry Pi и для любого портативного Linux-мультитула. Если вы уже думали над этой проблемой или делали что-то похожее, нам очень интересно услышать ваше мнение: Подробнее о концепции Flipper OS.

FlipCTL — UI-фреймворк для маленьких экранов

Параллельно с Flipper OS мы делаем FlipCTL, который должен помочь решить проблему всех «cyberdeck» на Linux — никто не создаёт интерфейсы для маленьких экранов. В итоге пользователи запускают полноценные десктопные окружения (KDE, GNOME и т.д.), впихнутые в крошечный 7" экран с тачскрином. Пользоваться этим просто невозможно. Сильной стороной Flipper Zero был его меню-ориентированный интерфейс, изначально созданный под маленький LCD-экран. Во многом это и обеспечило популярность устройства. Мы хотим принести этот подход в мир Linux-мультитулов.

FlipCTL — это фреймворк для построения меню-ориентированных интерфейсов для маленьких LCD-экранов, управляемых D-pad и несколькими кнопками. Идея в том, чтобы оборачивать существующие Linux-утилиты вроде ping, nmap, traceroute в чистый навигируемый UI, который реально имеет смысл на крошечном экране. Наша долгосрочная цель: сделать так, чтобы добавление HMI (human-machine interface) на любое embedded Linux-устройство было делом одной команды: apt install flipctl

Роутеры, NAS-системы, серверы, headless-платы — любое устройство, к которому можно подключить небольшой экран, потенциально может работать с FlipCTL. Идея проста: берешь FlipCTL, пишешь конфиг и сразу получаешь готовый интерфейс без Qt, GNOME или X11. Мы также планируем выпустить отдельное устройство «FlipCTL Control Board» — USB-модуль с дисплеем и кнопками от Flipper One, который можно подключить к любому Linux-компьютеру и сразу получить наш меню-интерфейс. Сейчас FlipCTL находится только на уровне концепта и проработки архитектуры, и мы приглашаем всех принять участие: Подробнее о концепции FlipCTL.

M.2-модули расширения

Flipper One задуман как расширяемая аппаратная платформа. Каждый сможет превратить его в свой узкоспециализированный мультитул. Поэтому мы добавили поддержку высокоскоростных M.2-модулей расширения, которые устанавливаются внутрь устройства, под заднюю крышку.

M.2 — это общее название форм-фактора модулей расширения, но он не определяет реальный интерфейс подключения. Внутри M.2-модули могут использовать разные интерфейсы и отличаться размерами и типами разъёмов.

Мы постарались сделать M.2-порт максимально универсальным, чтобы можно было подключать почти любые модули: сотовые и спутниковые модемы, SDR-модули, AI-ускорители, SSD-диски (NVMe или SATA) и Wi-Fi-карты через переходники.

Технические характеристики порта M.2

Мы запихнули в порт M.2 максимум интерфейсов и добавили поддержку разных типоразмеров:

• Тип M.2: Key-B

• Поддерживаемые размеры: 2242, 3042, 3052 (толщиной до D3)

• Интерфейсы: PCI Express 2.1 x1 / USB 3.1 / USB 2.0 / SATA3 / Serial Audio / UART / I²C / SIM-карта

Полную спецификацию порта M.2 и распиновку смотрите в документации: M.2 Port specification. Мы рассчитываем, что сообщество и вендоры будут делать свои M.2-модули для Flipper One, поэтому любые замечания и предложения приветствуются.

GPIO-модули

Для более простых DIY-модулей мы добавили GPIO разъём. Даже здесь мы постарались сделать так, чтобы Flipper One можно было носить с подключённым модулем и чтобы при этом модуль не отваливался.

У GPIO-модулей также есть своя система крепления:

• Закладные гайки — на задней крышке и антенной планке есть закладные гайки, расположенные кратно шагу 2.54 мм, так что они совпадают с отверстиями стандартной макетной платы. Можно тупо вырезать макетку по размеру, развести на ней модуль и прикрутить к корпусу.

• Пазы под защёлки — по обе стороны корпуса есть углубления для крепления крышки модуля, которая обеспечивает жесткость всей конструкции.

Техническую спецификацию, распиновку и схематику смотрите на странице GPIO port, а также примеры модулей вроде рации и камеры в разделе GPIO modules. Любые ваши замечания и комментарии приветствуются.

Открытая система аппаратных модулей

Мы спроектировали собственную систему крепления модулей для Flipper One. Мы полностью открываем элементы корпуса, задействованные в этой системе:

• Body — основной корпус устройства. M.2-модули прикручиваются к металлической пластине радиатора, есть две закладные гайки под модули длиной 42 мм и 52 мм.

• Back plate — задняя крышка с доступом к M.2-порту. Крепится к корпусу винтами и может меняться в зависимости от установленного модуля.

• Antenna rail — отдельная деталь для установки SMA антенн. Антенная планка намеренно отделена от задней крышки, чтобы можно было установить антенны и проложить кабели к радиомодулю до того, как крышка установлена. Это исключает риск повреждения антенных кабелей при сборке.

Вы уже сейчас можете скачать 3D-модели, чтобы проектировать корпуса для своих модулей или даже сделать собственную заднюю крышку и антенную планку. Будем рады замечаниям и предложениям по конструкции модулей. Подробнее в разделе Mechanics.

Сетевой мультитул

Flipper One заточен под работу с сетями — это швейцарский нож для IP-сетей на всех уровнях модели OSI. Мы добавили все основные физические интерфейсы подключения, в сумме это пять независимых сетевых аплинков, которые можно объединять в бридж, настривать кастомную маршрутизацию или прокидывать в VPN-туннели:

• 2× Gigabit Ethernet — два независимых WAN/LAN-порта, каждый на 1 Gbps. Можно использовать как transparent bridge, MitM-сниффер и не только.

• Wi-Fi 6E (802.11ax) на чипе MT7921AUN с поддержкой monitor mode. Покрывает диапазоны 2.4/5/6 GHz, может работать как Wi-Fi-клиент (STA) и как точка доступа (AP).

• Модем сотовой связи — 5G или LTE модем через M.2-модуль расширения, с поддержкой внешних антенн. Поддерживает физическую Nano SIM (4FF) и eSIM.

• USB Ethernet — до 5 Gbps через эмуляцию по USB-C. Подключаете ноутбук или смартфон USB-кабелем и получаете дополнительный сетевой интерфейс. Работает через USB-CDC NCM, драйверы не нужны.

Из коробки Flipper One может работать как шлюз в любую сеть, мост между несколькими точками доступа, инлайн-сниффер Ethernet или USB Wi-Fi/Ethernet-адаптер для ПК и смартфона. Все это можно комбинировать между собой, с динамической маршрутизацией, балансировкой нагрузки и failover. Подробнее мы описываем эти сценарии в разделе Features.

Встроенный Wi-Fi

Мы хотим встроить в Flipper One максимально универсальный Wi-Fi с поддержкой всего, что нужно для анализа Wi-Fi-сетей, включая monitor mode и packet injection. Пока мы остановились на популярном чипе MediaTek MT7921AUN. Он достаточно современный, поддерживает три частотных диапазона и закрывает почти все потребности. Плюс он поддерживается открытым драйвером в мейнлайн-ядре Linux. Прямо сейчас мы активно тестируем этот чип и будем рады, если вы присоединитесь.

Чип как у Alfa AWUS036AXML

Если вы занимаетесь беспроводными сетями (аудит, мониторинг, инъекции, mesh, что угодно), приглашаем протестировать его вместе с нами: загляните на страницу Wi-Fi Testing на Developer Portal и помогите решить, правильный ли это выбор, или стоит поискать альтернативы, пока мы не зафиналили дизайн.

Спутниковый NTN-модем

Существует технология спутниковой связи NTN (Non-Terrestrial Networks) — это низкоскоростная связь для IoT-устройств, стандартизированная 3GPP как часть спецификаций 5G и LTE. Она использует стандартный сотовый стек: аутентификацию через SIM/eSIM, роуминг и обычный IP-трафик.

Это та самая технология, которая используется в новых телефонах для отправки экстренных SOS-сообщений, когда нет сотовой сети. Пока что эта технология используется в основном в экспериментальном режиме.

Мы хотим добавить поддержку спутниковой связи NTN в Flipper One, чтобы популяризовать эту технологию и дать инженерам и энтузиастам возможность поработать с реальной спутниковой инфраструктурой. Для этого мы ищем компанию-партнёра вроде Skylo, которая готова добавить поддержку своей спутниковой сети в наш eSIM-модуль и помочь выбрать конкретный M.2 NTN-модуль, который мы сможем официально поддерживать. Подробнее на странице Satellite modem.

Офлайн LLM в Flipper One

Куда же без AI в наше время? Естественно, Flipper One будет поддерживать внешние AI-агенты через интеграции. Но что делать, когда интернета нет, а помощь нужна именно для того, чтобы его добыть?

Благодаря встроенному AI-ускорителю Flipper One может запускать LLM локально, без интернета и помогать пользователю работать с устройством, генерировать конфиги и давать полезные подсказки.

Мы хотим натренировать специализированную AI-модель, которая будет в совершенстве знать внутреннее устройство Flipper One и его приложения, поэтому общие модели нам не подойдут. Приглашаем сообщество поучаствовать в этом.

Также в данный момент наш NPU-модуль не поддерживается в мейнлайн-ядре, и эту поддержку ещё предстоит добавить. Подробнее о поддержке RK3576 NPU в мейнлайн Linux и Mesa.

Survival Desktop

Flipper One можно использовать как survival desktop или тонкий клиент, который всегда с собой. Подключаете его к монитору одним USB-C кабелем — и у вас полноценный компьютер. Благодаря USB-C DisplayPort Alt Mode, Flipper One через один кабель одновременно заряжается, выводит картинку на монитор и подключает USB-периферию. Производительность процессора RK3576 сравнима с Raspberry Pi 5 — этого достаточно для веб-сёрфинга и написания кода.

Над чем мы сейчас бьёмся:

• USB-C DisplayPort Alt Mode — это капризный набор протоколов. Мы воюем с проблемами целостности сигнала, при том, что разные мониторы ведут себя по-разному, и добиться стабильного соединения тяжело. Вдобавок поддержка DP Alt Mode ещё не полностью реализована в мейнлайн-ядре.

• Аппаратное декодирование видео пока не поддерживается в мейнлайн-ядре. Чтобы воспроизведение видео не тормозило, нам нужно добавить поддержку аппаратного декодирования H.264/HEVC.

• Какое десктоп-окружение выбрать? KDE Plasma — один из кандидатов, но, может быть, есть более лёгкий тайлинговый WM, который лучше подойдёт Flipper One? Мы хотим чистый, быстрый десктоп без bloatware, который работает из коробки. Тем более что это тот редкий случай, когда Linux-десктоп поставляется вместе с железом и каждую деталь можно отполировать до идеала. Если у вас есть чёткое мнение на этот счёт, сейчас самое время высказаться.

Хакерская ТВ-приставка

Я устал от того, что все ТВ-развлекательные системы отстой, поэтому я вожу с собой свою ТВ-приставку и подключаю её в каждом отеле и съемной квартире. Но я до сих пор не нашёл идеальной приставки без ограничений и компромиссов, поэтому пришлось делать свою.

Мы специально поставили полноразмерный HDMI-порт в Flipper One, потому что все эти Mini и Micro HDMI это сплошная боль (прости, Raspberry Pi) и нужного кабеля под рукой никогда не оказывается. И хотя HDMI-порт проприетарный и требует лицензионных отчислений, мы всё равно на это пошли, чтобы не мучить людей переходниками.

• Full-size HDMI 2.1 — никаких переходников, только нормальный полноразмерный разъём.

• 4K @ 120Hz — высокое разрешение и частота обновления 120 Hz, что позволяет использовать HDMI-выход и для подключения монитора в десктоп-режиме.

• Поддержка CEC — технология CEC (Consumer Electronics Control) позволяет передавать команды с родного пульта телевизора на медиаприставку. То есть можно управлять интерфейсом прямо с пульта ТВ, без отдельной мышки и клавиатуры.

Послесловие

Наш опыт с Flipper Zero показал, что искренняя страсть и любовь к тому, что делаешь, способна давать удивительные результаты. Сейчас на руках людей около 1 миллиона Flipper Zero, и это невероятно! Мы создали огромное сообщество вокруг него и подтолкнули людей изучать новые технологии, а вендоров делать более безопасные и понятные продукты.

Flipper One — это очень личный проект. Я думал над концепцией карманного Linux-мультитула последние 10 лет, но всё это время считал существующие технологии и компонентную базу неподходящими, а для меня было важно выпустить продукт без компромиссов, который будет действительно стоящим. И вот сейчас, как будто, подходящий момент.

В этом проекте много неопределённости, технических сложностей и экономических рисков (например, текущий кризис чипов оперативной памяти). Я не знаю, получится ли у нас сделать всё, что мы задумали, но мы будем стараться изо всех сил. Спасибо всем и добро пожаловать в новое приключение.

— Павел Жовнер и команда Flipper Devices

Ссылки

Команда Flipper Devices маленькая. Проект огромный. Без вас мы не справимся. Вот как можно присоединиться:

• Flipper One Developer Portal — точка входа во все подпроекты. Изучайте подпроекты, ищите задачи с тегом help wanted, читайте гайды для контрибьюторов и подписывайтесь на наш еженедельный дайджест для разработчиков.

• X.com/Flipper_RND — обновления и анонсы проекта.