Modem LTE USB-C mã nguồn mở: biến máy tính thành một chiếc điện thoại

Trên diễn đàn Hacker News, một dự án phần cứng mở mang tên Koppar LTE Modem đang thu hút sự chú ý của cộng đồng yêu công nghệ. Ý tưởng khá đơn giản nhưng đầy tham vọng: tạo ra một bo mạch nhỏ gọn, cắm vào cổng USB-C là máy tính có ngay một "đường dây điện thoại" riêng — đủ sức truy cập dữ liệu LTE, gửi tin nhắn SMS và cả thực hiện cuộc gọi thoại.

Modem LTE USB-C của Koppar

Ba thiết bị trong một cổng kết nối

Điểm thú vị của bo mạch này nằm ở chỗ chỉ với một sợi cáp USB-C duy nhất, máy tính sẽ nhận ra ba thiết bị ngoại vi thông thường thông qua hub USB tích hợp sẵn trên bo mạch:

• Card mạng: đảm nhận bởi module Quectel EC25-EUX, cung cấp kết nối dữ liệu LTE, với khả năng dự phòng xuống 3G và 2G (băng tần châu Âu).
• Cổng nối tiếp (serial): cũng từ module EC25-EUX, cho phép gửi các lệnh AT như nhận diện người gọi (+CLIP), gửi tin nhắn (AT+CMGS) hay trả lời cuộc gọi (ATA).
• Card âm thanh USB: do vi điều khiển RP2040 đảm nhận, chuyển đổi giao tiếp PCM 1,8 V của module thành micro và loa USB tiêu chuẩn.

Thiết kế không có pin, màn hình hay loa riêng. Ba đèn LED nhỏ hiển thị trạng thái mạng (xanh lá), chuông (hổ phách) và cuộc gọi (xanh dương). Nguồn được lấy từ cổng USB-C 5 V, qua bộ chuyển đổi buck 3,8 V / 3 A để đáp ứng các đợt phát sóng 2 A của module, cùng nguồn 3,3 V cho hub và RP2040.

Mặt sau của bo mạch với các cụm pad tiếp điểm

Một dự án mở hoàn chỉnh

Điều khiến Koppar khác biệt so với các dự án phần cứng thông thường là mức độ minh bạch. Toàn bộ tài liệu đều được công khai trên GitHub, bao gồm:

• spec.txt: bản đặc tả một trang mà từ đó bo mạch được thiết kế ra.
• Thư mục board/: dự án KiCad 10 đầy đủ với sơ đồ nguyên lý, mạch in, quy tắc thiết kế, footprint, symbol và mô hình 3D của module.
• board/fab/: file Gerber, drill, IPC-2581 cùng BOM và file placement cho JLCPCB.
• REVIEW.md: bản đánh giá thiết kế chi tiết, ghi lại những gì đã đạt, những gì đã thay đổi và vì sao.
• firmware/: phần mềm cho RP2040 đóng vai trò card âm thanh.

Người dùng có thể tự đặt sản xuất bo mạch bằng cách tải file gerbers.zip lên JLCPCB với lựa chọn 4 lớp, độ dày 1,6 mm. Một số linh kiện như module Quectel EC25-EUX và hai ăng-ten LTE phải tự mua ngoài vì không nằm trên dây chuyền lắp ráp của nhà sản xuất.

So sánh phiên bản rev A và rev B của bo mạch

Những bài học từ đánh giá thiết kế

Phiên bản đầu tiên (rev A) mắc phải ba lỗi thiết kế đáng kể: đường cấp ăng-ten chỉ đạt trở kháng 35 Ω và nhảy lớp giữa đường, cuộn cảm của bộ buck nằm cách xa 60 mm, và socket SIM bị lắp ngược hướng. Phiên bản rev B đã khắc phục cả ba vấn đề, đạt 0 lỗi DRC và 0 kết nối hở trong KiCad 10.

Đáng chú ý, thiết kế không có nút BOOTSEL. Thay vào đó, mặt sau bo mạch có ba cụm pad tiếp điểm được dán nhãn rõ ràng: BOOT + GND để nạp firmware mới, SWD để gỡ lỗi qua Pico Debug Probe, và USB_BOOT + 1V8 để đưa module EC25 vào chế độ nạp khẩn cấp khi bản cập nhật modem gặp sự cố.

Ý nghĩa với người dùng Việt Nam

Với cộng đồng phần cứng mở và những ai quan tâm đến IoT tại Việt Nam, dự án này mở ra nhiều hướng ứng dụng thực tế. Một chiếc máy tính nhúng hay máy chủ nhỏ có thể tự động nhận cuộc gọi, chuyển tiếp đến tổng đài, hoặc để một AI agent trả lời thay — tất cả chỉ với một cáp USB-C.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng module EC25-EUX được thiết kế cho băng tần châu Âu. Người dùng Việt Nam trước khi triển khai nên kiểm tra khả năng tương thích với các nhà mạng trong nước, đặc biệt là vấn đề VoLTE khi các mạng 2G, 3G đang dần được tắt trên toàn cầu. Nhà sản xuất cũng khuyến cáo nên hỏi người bán về phiên bản firmware hỗ trợ VoLTE nếu muốn thực hiện cuộc gọi trong điều kiện chỉ còn 4G.

Dự án được phát hành theo giấy phép CERN Open Hardware Licence Version 2, Permissive, cho phép tự do sử dụng, sửa đổi và thương mại hóa. Đây là một ví dụ đẹp về cách một bản đặc tả chỉ một trang giấy có thể trở thành một sản phẩm phần cứng hoàn chỉnh, có thể sản xuất và chia sẻ rộng rãi.