高手在民间 19岁青年自制windows8平板

　　最强，不论哪个领域的厂商，无不希望在自家的产品前能冠上这个词。但这并不容易，对于有着专业开发团队的厂商尚且如此，更何况个人了。不过，在《微型计算机》的读者中，还真有这么一位，DIY了一台号称性能最强的Windows 8平板。我和你一样好奇他是如何做出来的，下面就让我们去一探究竟。

　　启发我制作平板的想法是在一次上网的时候，我在国内一家知名网站上看到一条新闻，讲的是国外玩家DIY了一个防盗的自行车灯，它与普通自行车灯最大的不同就是可以拆卸以便随身携带。当时看到这条新闻我就在想，国外玩家只做了一个简单的小灯就能引发广泛关注，为什么国内玩家却不能？当时我就决定要DIY-个特别的作品，来体现—下咱们DIY玩家的实力。

　　从那之后我就一直在寻找合适的DIY项目。刚开始考虑过显示器，但是在查阅资料之后发现此前已经有玩家做了显示器，并且我觉得DIY-台显示器从技术难度上并不能真正体现DIY的最高水准。此后看到的一条新闻启发了我，它的内容是说我国中高端平板市场主要被国际品牌所占据，国产品牌的平板大多只能混迹于干元以下的低端市场。在查阅了相关资料后，我发现此前少有人尝试手工制作一台高性能的平板。所以我浃定DIY-台平板，目标则定在了要冲击世界第一的性能。

　　平板是一种定位在方便携带的移动设备，同时考虑到性能目标，所以在制作之初我决定将它的屏幕尺寸限定在1 -1.6英寸，而机身厚度控制在20mm以内。在IT领域，性能和体积往往是成正比的，性能越强，产品的体积也往往越大，反之亦然。为了解决这个矛盾，我花费了大量的时间和精力，在制作过程中也遇到了重重困难。

　　在确定了方向和目标之后，我开始考虑具体的方案。最终确定选用来自蓝天笔记本电脑中的主板、处理器作为这台平板的基础。由于主板和触摸面板的尺寸是固定的，而且主板和触摸面板的形状对内部的布局有着决定性的影响，所以它的外壳设计是依据主板和触摸面板的形状和尺寸进行的。首先我先将机器的尺寸按1：1绘制在纸上，将平板的内部空间模块化。随后根据分割出来的空间进行各个部件的制作，待部件制作完成之后再将它们安装到指定位置。下面我将主要分享我在制作平板过程中，遇到的种种难题以及我是如何解决它们的。

　　我首先遇到的是屏幕问题。众所周知平板的屏幕分为触摸面板和液晶面板两个部分。目前市面上容易买到的触摸面板大多是电阻屏，但是它们普遍为单点触控，用户体验不好，市售的平板经鲜有采月电阻屏的。电容屏虽然体验好，但是由于电容屏都是由厂商定制，大多采用专用接口，只能用于专为其设计的产品，目前市面上根本找不到通用接口的电容屏。为了找到合适的电容屏，我花了两三个月的时间先后联系美国和台湾的多家触控屏厂商，但都遭到拒绝。最终深圳德普特集团在了解了我的想法之后，出售给我几块11.6英寸的电容触摸屏。这几块触摸屏虽然是采用标准USB信号，但是电压却只有3.3V，USB接口的5V电压会损坏触摸面板。于是我从网上购买了一个5V转3.3V的降压模块，将USB接口的5V电压成功降至3.3V，从而实现了USB接口直接对触摸面板供电。

　　触摸面板的问题解决之后，紧接着就是液晶面板的选择。IPS面板有着优秀的色彩还原、超大的可视角度，是目前许多平板的首选，所以我的目标也定在了IPS面板上。由于液晶面板型号繁杂，如何选择一块与之配套的IPS面板又成为一个问题。通过在专业网站查阅资料，最终确定选用LGDisplay生产的LPjl -16WH4_SLN1液晶面板，它经过兼容性测试表现良好。

　　触摸面板和液晶面板都已经准备好了，那么要如何将触摸面板和液晶面板黏合在一起呢？由于屏幕的面积较大，在黏合过程中极易出现进灰的情况。理想状态下当然是在无尘室中黏合它们才能获得最佳的效果，但条件所限，我只能在有尘环境中进行这项工作。经过多次的摸索与尝试，终于在没有明显进灰的情况下将触摸面板与液晶面板黏合在一起。

　　这块电容式触摸屏在性能上没问题，但却没有设计Home键。在Nindows 8下，Home键被赋予了切换界面、返回菜单等许多功能，可以说它是Windows 8平板不可或缺的一个设计。既然屏幕上没有自带，那只有自己来做了。我分别购买了触摸按键和单点自定义脚踏，把脚踏定义为VVin键，然后将脚踏的开关替换成触摸按键，从而实现了触摸功能。制作过程中还遏到了一个小问题，在完成焊接后我发现触摸按键在触摸时触发低电平，而脚踏需要在触发时输出高电平。经过与朋友的讨论，决定做一个反向电路，最后实现了Home键的功能。

　　由于主板的USB接口较少，按照计划只能分配一个USB 2.0接口给触摸屏，然而触摸面板和触摸按键是两个完全独立的USB设备，如何让两个USB设备共用一个USB接口呢？最终我决定做一块触摸屏幕总成控制板，用一个USB Hub板将两个设备通过飞线连接起来，然后再用飞线将USB Hub连接到主板的USB接口上，从而解决了两个设备共用一个USB接口的问题。

　　屏幕的问题解决之后，紧接着就是电池的问题。传统的18650电芯直径达18mm，如果采用这种电芯整机的厚度必然会超过20mm。为了保证机身厚度不超出20mm，我选用了聚合物锂电芯，这种电芯虽然比较薄，但是面积大。在经过设计之后我发现原来预留给电池的空间只能放下两块5000mAh的聚合物电芯，但是这台平板的设计供电需求需要采用三组电芯。最后我在平板的上部找到一个空间，大小正好可以放下两块2700mAh的电芯，通过将两块2700mAh的电芯并联后，再与另外两块5000mAh的电芯串联组成电池组。

　　不造，采用不同容量的电芯有一个问题，就是电芯性能不一致。容量的差异导致充电时有些容量小的电芯会被过充，而容量大的电芯未充满电，放电时容量高的电芯未完全放电，而容量低的则被过放。如此循环，电芯可能受到损害而导致漏液或低电压。为了避免出现这种情况，我请教了许多电脑城的师傅，最终通过外接一条独立的电路，在出现较大差异时对电芯进行平衡充电的方法解决了这一问题。

　　另—方面由于电芯的不同，在使用过程中电芯间会产生一些压差，这些微小的压差会随着电芯的使用而逐渐变大。而电池的控制板一般都设有阀值，电芯间的压差超过这一阀值时电池保护芯片会自动锁定，锁定后电芯就永远不能正常供电了。为了解决这个问题，我请电脑城中进行电池维修的师傅做了一块没有阀值的电池控制板，并通过飞线将电池组连接到电池控制板以及电池接口上，最终成功识别电池并正常供电。在电池组完成后我统计了电池的每一个焊点和飞线，一共24个焊点、13条飞线。

　　由于刀型主板的2.5英寸硬盘位已经放了2块5000mAh的电芯，留给硬盘的只剩下一个half slim大小的位置，但是市面上half slim尺寸的固态硬盘大多是国内厂商生产的，虽然尺寸和接口合适，但是性能一般，甚至有一些产品的读写速度还不如机械硬盘，不能满足要求。mSATA硬盘虽然尺寸合适，但是接口不一样。虽然市面上不乏各种mSATA辖SATA转接卡，但我在购买了这样的产品后发现它们都有着一些问题。所以我决定自己改造转接卡。我先从买来的转接卡中挑出一个尺寸合适的，但它的问题是只能安装半高的mSATA固态硬盘，而半高mSATA硬盘不管是容量还是性能都远逊于全高mSATA硬盘。在这块转接卡硬盘位的上部是一些贴片元件和铜柱，因为它们的阻挡导致全高mSATA固态硬盘无法压至水平位置。为了能让这块半高mSATA转接卡完美地装上全高mSATA固态硬盘，我先从网上买来高度为5.6mm的mSATA基座，用来替换原有的4mm基座，这样一来mSATA硬盘在安装之后会比原来的设计高度高出-1.6mm，超过了转接卡硬盘位上的铜柱和元件。这样铜柱和元件就不会成为障碍，全高mSATA硬盘也能顺利地压至水平位置。

　　硬盘的高度合适了，如何固定成了摆在我面前的又一问题。转接卡的尺寸很小，卡上原先用来固定硬盘的铜柱已经到了硬盘的下面，不能再用于固定硬盘。由于硬盘发热很大，如果直接用双面胶将固态硬盘与转接卡粘连在一起，双面胶容易因为受热而失去黏性。在购买5.6mm硬盘座的时候我顺便购买了5.6mm的mSATA卡扣，经过多次尝试之后终于将卡扣焊接到了转接卡上，但是由于转接卡是半高mSATA设计，卡扣只有前半部分能接触到转接卡，后半部分只能悬空，因此扣合后并不算稳固。这个方案虽然可以正常使用，但是并不完美，所以我决定不采用这一方案，转而重新设计mSATA硬盘的固定方式。

　　最终确定的方案是做一条两端有黏性，中间无黏性的系带来固定硬盘。这样一来，硬盘可以稳稳地被固定在转接卡上，同时由于系带两端有黏性的部分粘连到的是转接卡背面，所以避免了黏性部分直接接触硬盘盘体，同时因为系带接触硬盘的位置没有黏性，这样在需要更换硬盘时又能很容易地取下硬盘，一举两得。

　　最后说说外壳的制作。电子产品的外壳都是使用模具压制而成，但是开一套模具的成本极高，厂商可以通过大批量生产来平摊这笔费用，但DIY-台平板通过开模制作外壳并不现实。我首先去了解了多种材料的特点，亚克力板因为易于加工、透光度高、耐磨性强成为最终选择。

　　在确定了外壳的材料之后，选择何种厚度的亚克力板又成了一个问题。我分别购买了1mm、2mm和3mm三种厚度的亚克力板样品。经过比较，1 mm厚昀亚克力板虽然重量较轻，但是由于太薄导致强度太低；3mm厚的亚克力板材虽然强度足够，但是重量太重，且直接影响整机的厚度。所以我选择了一个折衷的方案——采用2mm厚的透明亚克力板来制作外壳。

　　材料和厚度确定之后，紧接着就是外壳的设计。外壳设计分两步，第一步是设计外壳的A面和B面，B面是平板的基板，主板和元件都固定在B面之上。在充分考量了主板、触摸面板和其他元件如何布局之后，最终确定B面的长宽分别为292mm和208mm，圆角采用和触摸面板一致的R5圆角。B面的宽度与触摸面板的宽度一致，但由于主板和元件布局的需要，B面的长度较触摸面板增加了25mm，于是A面采用两根宽度为12.5mm的透明亚克力条来填补它。由于散热器采用的是下部进风、侧面出风的设计，所以在确定了风扇的位置之后，我在B面与风扇进风口对应的位置设计了一个格栅进风口以便于散热器散热。

　　A板和B板的尺寸设计完成之后，我委托厂商使用激光切言J机将亚克力板按照图纸切好。如何将主板固定在B板之上？我通过查阅有关信息，发现大多数电子产品采用的方式都是铜柱固定。确定使用铜柱后，应该选择何种高度的铜柱以及如何将铜柱固定在B板上是接下来的两个问题。首先确定高度，我先用游标卡尺测量了主板的最深处，然后根据这一深度选择了8mm高度的铜柱加2mm垫片的方案。

　　铜柱主要有两种固定方式，一种是用机器直接将铜柱压进外壳中，但是这种工艺只能用于大批量生产的塑料外壳，不能用在亚克力板上。另一种是通过黏结剂固定铜柱，这种方式虽然强度不如前一种方案，但便于个人操作。我测试了多种黏结剂，结果AB胶粘接的强度最大，但由于亚克力板过于光滑，用AB胶粘接的铜柱依然不稳固。在经过多次摸索之后我找到了一个可行的方案——先在B板上标注铜柱的位置，然后用电磨在每个要粘接铜柱的位置磨一个浅坑，随后将铜柱挂在主板孔位上，在铜柱底部抹上AB胶，最后将主板按照预定的位置扣在B面上，并对其位置进行微调，完成微调之后等铜柱与B板完全黏合后将主板取下。通过这种方式粘接的铜柱很稳固，完全符合圭板固定的要求。

　　在完成A面和B面的设计制作之后，紧接着开始第二步——侧边条的设计和制作。侧边条之中制作难度最大的当属左侧边条，因为平板的所有接口和主出风口均设计在了左侧，接口的开孔如果有丝毫误差都将直接影响左侧边条的安装。由于平板的发热量大，我在机器的右侧边条设计了一排整齐的散热孔，以改善平板内部的散热环境。

　　最后说—下外壳四个圆角的制作。在设计之初，我将平板的四个角设计为R5尺寸的圆角，因为我此前曾咨询亚克力厂家，了解到亚克力在高温下可以弯曲。但不曾想由于是手工使用热风枪加温，弯曲的角度是不可控的，手工无法弯折出精确的R5尺寸的侧边角。但是由于机器已经基本完工，再临时更改外壳的设计已经不现实。最后我买了一根内径10mm、壁厚为2mm的透明亚克力管，先将它切割成20mm，然后用激光切割机将20mm长的亚克力管切成角度相等的四块，这样每一块就是一个标准的R5尺寸的侧边角了。说来简单，实际做起来很困难。由于激光切割机设备所限，我联系的多家厂家都表示无法按照要求完成切害J。最后经过努力，一家本地激光切割厂家同意让我自己试一试。当时是六月末，天气已经十分炎热，我和好友一起来到位于郊区的工r在闷热的厂房里研究了六个小时才最终完成了圆角的切割。

　　经过长达三个多月的制作，平板最终于2013年7月31日晚9点完工。事后我进行了统计，总计焊接焊点超过300个、飞线超过1 00条。采购各种零部件50单，零部件采购成本总计为8496.4元，由于在采购中很多配件是冗余的，除去冗余零件的价格，最终成本在7000元左右。随后我立即对平板进行了测试，经过多次开关机统计，机器的系统启动时间为2秒钟，关闭仅需1秒钟，按这个速度可算是目前世界上启动速度最快的Windows 8平板了。通过使用3DMarkll进行测试，在E模式下运行3DMarkl-l，这台平板取得了E3738的成绩。而此前号称世界性能最强的雷蛇Edge Pro平板的成绩为E2503，微软Surface Pro平板的成绩为E-I-181。从性能上来看，我DIY的这台平板称为世界最强平板并不为过。

　　与《微型计算机》的缘分

　　作者自述：能制作出这台平板，与我这么多年在计算机方面的实践和积累是分不开的。而谈到我计算机知识的来源，不得不提《微型计算机》。2004隼初我上小学四年级，一个偶然的机会路过学校旁的书店，看到书架前摆着一本《微型计算机》，它的封面吸引了我，拿起来仔细翻阅了—下，新奇的硬件令我感到非常好奇，我立马买下了这本书。回家之后，我认真地阅读了书中的每一篇文章，前所未见的计算机知识让我非常感兴趣。从那以后，每月购买两本《微型计算机》就成了我的一个习惯。