krauseler/muxcard

来源：https://github.com/krauseler/muxcard

Muxcard

一台完全可用的计算机——真的只有信用卡大小

基于 ESP32-C3、电子纸显示屏和 NFC 构建。下方视频展示了一个小型的视觉效果演示，仅仅是可能性中的一小部分。

https://github.com/user-attachments/assets/e4d82f54-b393-4f6b-ad7e-3dc9b4335611

用它可以实现很多功能，包括：

• 极简钱包：二维码、NFC 钥匙、门票、登机牌等
• 渗透测试与道德黑客（类似 Flipper Zero）
• 智能家居仪表盘与控制
• 离线密码、2FA、加密货币钱包
• 一张100% 会被记住的名片

🚀 关注开发进度

这个项目引起了不少关注，消息传播得很快。对于所有感兴趣的朋友：我计划很快启动这个项目，你可以注册获得发布通知：

• 邮件注册：https://muxcard.com
• Instagram：instagram.com/muxcard
• X：x.com/muxcard

账号刚创建，我会尽力尽快用酷炫的示例充实它们！

这是什么？

我一直对极致的空间限制感兴趣——但这次把它推到了另一个高度。市面上像 AirTag 风格的卡片追踪器以及那些号称“信用卡大小”的产品，通常离真正的手感还差得远。带有显示屏的智能卡这个概念并不新鲜，已经有很多概念和原型，但我想要打造一张真正和实物信用卡一样大的智能卡——包括厚度。经过数月的迭代、不眠之夜、令人沮丧的挫折，以及对每一毫米厚度的近乎偏执的削减，我终于能亲手拿到第一块可以正常工作的原型：一台真正的信用卡大小的计算机。

那细微的差别非常重要。为了强调这一点：这个框架是我手工挖空的一张实际 NFC 卡片，用来放入硬件。官方 ISO7816 智能卡规定的厚度是 0.76mm，但许多实际卡片会略超这个标准。这个项目的目标很简单：保持总厚度在 1mm 左右，并保留普通卡片的错觉。

首个与当前原型状态

如你所见，这是一个名副其实的“丑陋”原型，但它作为概念验证，让我发现了组件高度之外真正的挑战。尽管第一个手工制作的版本感觉只要呼吸方式不对就会碎掉，但它让我对 CAD 理论 vs 实际物理叠层有了很好的洞察——因为存在连接、弯曲余量、粘合材料、实际公差等计划外因素。但从技术角度看，它工作得很好！

https://github.com/user-attachments/assets/bdd6f6aa-f484-476f-aeac-7d2e1bcbe0bd

我太着急了，不想等工厂生产柔性 PCB，结果等了几周还被海关扣住，最后发现因为一个愚蠢的错误而无法工作，所以我决定自己制作柔性 PCB，这大概是这类东西最 DIY 的方法了。

我已经推进到专业制造的原型阶段，但对于那些对自制定制 PCB 过程感兴趣的人：这里深入介绍一下蚀刻自己柔性 PCB 的旅程。

如今 PCB 已经非常便宜，但我被各种延迟和运费搞得非常沮丧，最终屈服，开始寻找自己制作的方法。在探索了所有方法后，我发现我的 3D 打印机其实是一台出奇好用的光刻机——这恰恰是工厂用来达到CNC无法实现的细节的方法。

我需要想办法导出铜层，让打印机能够接受。这是可行的，有一款叫 UVTools 的软件非常适合这个用途，甚至包含专门用于 PCB 光刻的工具。

基板我用的是普通的 kapton 胶带，上面覆铜箔，再覆盖一层薄薄的光刻胶。

第一次尝试让我重新思考自己一时兴起的独立创客动机……我尝试了很多不同的叠层方案、化学浓度、固化与显影时间，但最终细节迅速变得清晰，达到了大多数专业 PCB 厂的水平。

我有点懒得再折腾过孔和阻焊层，所以选择了单层无阻焊的最小方案，这需要一些创造性的变通。

手动涂焊膏是可能的，但让我惊讶的是，我竟然能用纯光刻胶薄膜叠成一个一次性钢网，效果还不错：

细铜线也粘得相当牢固，但在细间距焊盘上仍需小心处理。相比普通柔性 PCB，最大的缺点是过长过薄的铜箔线在弯曲时容易撕裂。我通过给较长网络增加更多转弯来解决应变积累问题。

这同时也意味着 V0.1 的很多硬件都是“占位”的。

• 许多部件是手工焊接，非常脆弱
• 我使用了显示器的刚性版本（不想用手里有的柔性屏，因为它们不太好买）
• 电池故意选小了以便调试，我正在考虑使用 58mAh 或 70mAh 版本，这些是可能合适的候选。
• 目前的组装看起来像一个小型犯罪现场

但重要的是：核心概念是可行的。 没有外部电源，没有藏在卡外的电子元件，没有任何违反厚度规则的部件。就是一台薄得离谱的计算机。

尽管我过去几个月一直在开发这个，但最魔幻的时刻并不是它第一次工作的时候，而是我终于拆下所有固定用的 kapton 胶带，手里握着那张裸卡的那一刻。我知道自己在做什么，把它侧过来，看到它几乎要消失了，依然让我惊叹不已。所以为了节省那些看似微不足道的毫米厚度，多走一英里是完全值得的。

当前原型状态

实际的原型已经完成，我会在测试日常使用耐久性和电池续航的过程中发布更新。你可以在本仓库中找到原理图、布局和其他一些资源，但仍在完善中。

我正在测试最佳且可靠的实现方式，包括：

• 无外壳的超薄 USB-C 端口（主接口是磁吸触点）
• micro SD 卡槽
• 不同的触控按钮布局
• 提高对机械应力和弯曲的耐受性。目前已经不错，但做得比最低要求更好总是没错的。

硬件概览

MCU：ESP32-C3 或 nRF52

当前原型使用 ESP32-C3。它不是市面上最省电的芯片，但对初学者友好，Arduino 集成度好，提供包括 WiFi 在内的众多功能，可用于偶尔的 API 请求。功耗可以接受，因为 ESP 仅在短时间内活跃以拉取数据和/或更新电子纸。在带 RTC 的睡眠模式下，功耗约为 8µA，表现相当不错。

我曾认真考虑过使用 nRF52832。它功耗低得多，有时在蓝牙活跃状态下比 ESP32 空闲时还省电。它还有 BGA 封装，厚度仅 0.4mm，完美适合在 1mm 限制内保护。而 ESP32-C3 标称高度 0.85mm，加上铜和其他层后，几乎达到 1mm 的极限，意味着几乎没有保护空间。

1.54 英寸 200×200 像素电子纸显示屏

柔性版本是必需的。虽然仍不建议频繁弯曲，但至少可以避免在钱包或口袋中轻微受力时立刻碎裂。它速度较快，支持局部刷新。

IMU：LIS2DW12

目前使用 ST LIS2D。功能集不错，低功耗。几乎所有 IMU 高度都是 1mm。BMA530 仅有 0.55mm，但其精度似乎对弯曲敏感。LIS2DW12 厚度 0.7mm，是一个可靠的选择。也有带陀螺仪的六轴 IMU，但我不确定是否有必要。对于我能想到的用例，加速度计已经足够，而且功耗显著更低，非常适合唤醒触发。

NFC：RC522

我不想用动态标签，而是希望使用完整的读写 NFC。RC522 很常见，当前设计包含它。也有类似的稍小尺寸的 NFC 芯片，我需要先测试。一般来说，支持 ISO/IEC 14443 Type A 和其他常见标准，我可能会找到一款也支持 125kHz MIFARE 的芯片。

开发笔记与工程挑战

坚固性与机械稳定性

虽然厚度限制是一个挑战，但更大的挑战是机械稳定性以及材料/焊点疲劳。对于应变相关的问题（如走线或焊点疲劳），单纯地抵抗或承受应力帮助不大。相反，我专注于通过创建战术薄弱点以及将较大 IC 放置在“孤岛”上来完全避免应变，使力能够绕开敏感区域，从而使它们几乎不承受有意义的应变。这只有在组件在上层和下层之间有足够的间隙可以轻微移动（而非完全固定）时才有效。它解决了大多数机械问题，但带来了全新层次的设计挑战。

电子纸显示屏

连接显示屏比预期困难得多。我不能使用普通连接器——即使是最薄的连接器也几乎超出厚度预算，而且可能在轻微弯曲下断裂。焊接似乎是明显的解决方案，但这个显示屏上的柔性连接器似乎不是为热压焊接设计的。它使用非常细的间距（0.5mm，间隙 0.2mm）、单面镀层以及一个厚厚的加强片，使其严重隔热。所以除非我定制一个版本，否则仍然需要找到一种可靠的方式将显示屏连接到主电路。

对于第一个原型，我逐根导线焊接，这大概是我一生中最烦人的焊接体验前三名。高压轨几乎挨着逻辑引脚，居然还能工作真是个奇迹。这个部分的返工量也使它的外观变得非常丑陋……

超薄锂聚合物电池

在我看来这是最大的挑战。超薄 LiPo 电池存在，厚度从 1mm 到 0.4mm，但降低厚度会带来巨大的容量损失，很难平衡。当前原型使用 23×23×1mm 的 30mAh 电池，由于达到最大厚度预算，需要在框架上开一个完整的切口。这也意味着电池只由外层保护，几乎没有物理防护。更小的电池减少了暴露面积，如果两侧都能轻微弯曲，局部压力会变得不那么危险，因为对面一侧可以让位。主要剩余风险是挤压，因为目前电池几乎没有针对挤压的保护。超薄 LiPo 通常能承受一些额外滥用，并且因为容量低而天然较安全，但我还是不希望用自己的屁股去验证。

我目前的计划是换用更薄的电池（约 0.5mm），同时利用更大的表面积来保持 30–50mAh 的实用容量。这样可以使用薄不锈钢片（类似 PCB 钢网）来保护两侧，特别是防止局部压力。不幸的是，由于运输法规，采购这些电池仍然困难。即使经过广泛研究，我仍然找不到任何欧洲或美国的超薄 LiPo 供应商。

当前方向

重点是将这个概念转变为不仅技术上可行，而且在日常使用中真正实用和坚固的东西。仍然有很多挑战需要解决，包括耐久性、电池续航、可制造性等。但最重要的问题已经得到回答：

一台真正的可编程计算机能否真正存在于信用卡厚度之内？
能！说实话，即使盯着这个东西看了几个月，每次看到它更新显示，同时手里握着一张感觉就像普通卡片的东西时，依然觉得有点荒谬。

反馈与想法

这个项目最有趣的部分之一就是思考真正酷的用例。

• 智能家居仪表盘与控制？
• 2FA、备份密钥和密码的离线存储？
• 渗透测试？
• 会员二维码、NFC 钥匙、门票、登机牌的极简钱包？
• 一张 100% 会被记住的名片？

很好奇其他人会想出什么点子。欢迎提出 issue、分享想法或建议有趣的用例。越离谱越好！