TECHNO BROTHER

Приветствую всех!

Уверен, даже если вы и не застали транспорт той эпохи, вы всё равно узнаете эти устройства — билетные компостеры. Если кассы ушли в историю значительно раньше, то вот они продержались много дольше, вплоть до конца девяностых, а кое-где и до двухтысячных.

Итак, сегодня мы взглянем на прямого предка электронных валидаторов. Посмотрим на тройку самых распространённых моделей и на то, как они устроены и как они кодировались, и разберёмся, как менялись эти девайсы со временем.

❯ Суть такова

Те, кому довелось ездить на транспорте не позднее восьмидесятых (а в иных городах такие штуки можно было застать и позже), сразу поймут, о чём это я.

Когда-то давно, в конце пятидесятых годов (когда произошёл переход на бескондукторную систему оплаты) в городском транспорте стояли вот такие билетные кассы.

Были они разных конструкций и разного принципа действия (в поздних уже нельзя было отмотать билет, не вбросив в копилку деньги).

Много позже было решено отказаться и от касс, перейдя на так называемые абонементные талоны.

Где-то этот талон надо было оторвать, бросить в кассу и отмотать уже привычный билет, а чуть позже использовался предмет данного обзора — компостер. Девайс этот программировался на определённый паттерн, который при контроле должен был совпасть с тем, что был на билетах у пассажиров. Само собой, защита была довольно простая: комбинации менялись не так часто, что позволяло носить с собой заранее заготовленные талоны с нужными дырочками отверстиями, а при выходе билеты зачастую передавали едва зашедшим.

С переходом на электронные билеты (жившие в Москве наверняка вспомнят картонные карточки с магнитной полосой) компостеры сменились куда более современными девайсами. Но то уже другая история, о которой, надеюсь, я тоже когда-нибудь расскажу.

Обзор оборудования

Так уж вышло, что ко мне в руки попали три самых распространённых таких девайса.

Это модели КП-74, 13П8.2 и ПАП-1. Экземпляры совершенно новые, муха не сидела, не знаю даже, откуда они такие.

❯ КП-74

Начнём, конечно, с самого красивого и самого крутого из них.

Это КП-74, модель 1974 года производства завода «Калининградторгмаш».

Обратная сторона.

Ручка.

Заводская табличка.

Экземпляр в отличном состоянии, легко компостирует даже тонкую термобумагу.

А это его ЗИП - спецключ, два крепёжных болта, две запасные пружины и два стопорных кольца.

Ключ довольно маленький, железнодорожный «квадрат» не подойдёт.

Вставив ключ в верхнюю часть и слегка его провернув, можно открыть крышку.

На ней расположен вот такой замок, призванный защитить начинку от несанкционированного доступа к ней.

А вот и внутренности. Справа две пружины и пластина с отверстиями, куда вставляются извлечённые пуансоны, чтобы они не потерялись. Слева пробивной механизм, состоящий из неподвижного основания и подвижной матрицы, насаживающей билет на пуансоны.

Вид сбоку. При нажатии на рычаг матрица прижимается к планке, куда вставлены пуансоны. Конструкция очень простая (минимум деталей, легко обслуживать и легко пользоваться), надёжная (экземпляр гасил даже билеты и талоны из тонкой бумаги) и прочная (рассказывали, что некоторые, незнакомые с такой системой оплаты проезда, умудрялись прокомпостировать даже билеты с магнитной полосой и пластиковые карты).

Экземпляр осилил даже тонкую промасленную бумагу, в которую был завёрнут.

В компостере имеется своеобразный bit bucket — отсек, куда ссыпаются кругляши от погашенных билетов. Его можно открыть, потянув за рычаг рядом с защёлкой замка.

Выдвинув шплинт, можно откинуть крышку и установить пуансоны, задающие код. Всего есть 1048576 вариантов их установки. Количество немалое, впрочем, на практике обычно использовалось значительно меньше вариантов, а имеющиеся привязывались к бортовому номеру машины или тому подобному числу. При каждом плановом ремонте комбинацию следовало менять, но делалось это далеко не везде.

А вот и один из них.

❯ 13П8.2

Как видим, КП-74 был очень удачной моделью: удобной, надёжной и простой в обслуживании. А что насчёт следующего девайса?

А вот и он. Здесь для гашения билета необходимо нажать на корпус самого компостера.

Обратная сторона.

Заводская табличка. Выпускал его завод «Автоспецоборудование».

А вот и образец оттиска. Термобумажку на этот раз он порвал в клочья. Отверстий в этой версии стало поменьше...

Для того, чтобы открыть крышку, необходимо нажать на штифт. Сделать это очень непросто...

А вот и начинка. Слева сам пробивной механизм, состоящий из пружин, кодовой пластины и матрицы, справа плоская пружина, удерживающая сменные кодовые пластины. Что это за пластины, разберёмся чуть позже.

С обратной стороны крышки только выступы, которые давят на матрицу.

Открутив один винт, снимаем кронштейн.

Под ним нас ждут ещё три винта, которые держат пробивной механизм.

Снимем и его. Вообще, если девайс в исправном состоянии, разбирать его не требуется. Выходит он из корпуса очень и очень неохотно, постоянно за что-то задевая. Так что интересующимся рекомендую посмотреть на мои фото, дабы потом не замучиться его снимать, а потом ещё и искать его правильное положение.

А вот этот узел сбоку. Видна пружина и пуансоны.

Чтобы перекодировать компостер, поднимаем шплинт и снимаем чёрную крышку. Под ней видим кодовую пластину.

Эта пластина определяет, какая группа пуансонов будет нажиматься. Всего их три: одна установлена в пробивном механизме, две сменных лежат в корпусе, прижатые пружиной.

Под пластиной находятся пуансоны, которые можно вставлять и вытаскивать. Всего можно закодировать до 65535 комбинаций.

Инструкция к этому девайсу даже предлагала способ кодировки в соответствии с бортовым номером ТС.

Пуансон отдельно.

❯ ПАП-1

Перейдём к последнему экземпляру. На нём нет никакой маркировки, известна только его модель. Также я не нашёл ни одного фото его внутренностей, хотя на самом деле конструкция его довольно интересная, хотя и очень простая.

А вот и он.

Кнопка, нажатием которой можно было гасить билеты.

Нижняя часть. Никакого отсека для мусора тут не предусмотрено, кругляши от билетов сыпались просто на пол.

Термобумагу он тоже не осилил.

А вот и пример оттиска. Отверстий стало ещё меньше.

Долго думал, как его разобрать. Всё оказалось просто — зажимаем кнопку и сдвигаем крышку вбок.

Никаких защёлок на ней нет.

Кодируется он довольно интересным образом. Внутри него находятся две пластиковые детали, в которые вставлены пуансоны. Их вращением (относительно друг друга и корпуса компостера) можно менять их расположение и оставляемый ими оттиск.

Детали крупным планом.

А вот и пример изменения комбинации. Чтобы иметь возможность как-то её регистрировать, не запоминая положение, на каждой грани имеются цифры. При этом, когда крышка надета, ручка не вращается и комбинацию случайно сбить невозможно.

Внешняя часть имеет четыре возможных положения, внутренняя — восемь. Таким образом, всего здесь предусмотрено тридцать две комбинации. Не очень-то и много...

❯ Что же в итоге?

Вот такими интересными артефактами оказались эти девайсы. Как видно, с годами конструкция всё упрощалась и упрощалась, а число комбинаций неуклонно снижалось. Тем не менее, КП-74 из этой тройки понравился мне больше всего — он самый удобный и самый надёжный из всех. Возможно, с износом их параметры меняются, но потыкать такой в салоне настоящего транспорта мне не довелось.

В украинских и белорусских городах такие девайсы используются до сих пор.

Особенно необычно выглядит такой аппарат середины семидесятых в салоне новенького автобуса, троллейбуса или трамвая.
Такие дела.

Автор текста: MaFrance351

Написано при поддержке Timeweb Cloud ↩

Больше интересных статей и новостей в нашем блогена Хабре и телеграм-канале

Вам может быть интересно:

• Инженерная исповедь: терминатор, который не смог (или смог, но совсем чуть-чуть)

• Советский модем 2400КМ, передающий «в никуда...»

• Из школы в детскую, из ВУЗа в кабинет. Как государство и образование в разных странах влияли на выбор домашнего ПК в 80-х

По правде сказать, портативные консоли - одни из самых интересных устройств для анализа схемотехники и инженерных решений. Ведь в отличии от тех же самых телефонов, игровые гаджеты нередко собраны на относительно распространенных и известных компонентах, из сервисных центров то и дело утекают схемы, а особо прожженные энтузиасты умудряются ретрассировать целые платы.

Сегодня я хотел бы поговорить об инженерном чуде Sony образца 2004 года - Sony PSP, и рассказать о том, что у неё скрывается под капотом...

Предисловие

Вообще, я с давних лет люблю заниматься аппаратным ремонтом игровых гаджетов. Если ко мне в руки попадает устройство с аппаратными или софтовыми проблемами, то порой я сижу неделями в попытках его восстановить и вдохнуть в него новую жизнь. За такое упорство я получаю несоизмеримо большую награду: огромный прилив дофамина и хорошее настроение на неделю вперёд.

При этом я ремонтирую не только известные устройства, но и NoName-консоли, которые по каким-то причинам кажутся мне интересными. Например одна из первых статей в моём блоге была про один из клонов PSP на Android родом из 2012 года - JXD S601. А иногда я покупаю на Авито что-то совсем уставшее за пару сотен рублей, восстанавливаю и пишу об экспириенсе использования настоящей игровой консоли по цене шаурмы:

Нередко в процессе диагностики находятся и неизвестные ранее детские болячки и нюансы при проектировании тех или иных устройств. Например в своей практике я встречал несколько JXD S7300, у которых был отвал процессора без визуальных признаков падения, неизвестную консоль от DNS, где повально горел контроллер питания от AXP, а также JXD S5100, где консоль умудрялась сама себя окирпичить за счёт бага в драйвере NAND. Благо всё это легко поддаётся диагностике и восстановлению благодаря наличию тест-поинтов с UART, где можно почитать логи консоли и сделать вывод о потенциальной неисправности:

Но вот обычные консоли от большой тройки - совсем другой разговор... Тут и логи не почитаешь, и документации на программную часть нет, и обычно их аппаратным ремонтом никто не занимается. Зачем нужно перекатывать процессор на PSP, если можно просто купить донора с битым дисплеем? Зачем на PS2 Slim менять драйвер привода, если можно купить другую консоль за 2.000 рублей?

Но я лично считаю, что материнские платы по возможности должны оставаться в своём родном корпусе. Если относится к ним потребительски - то с годами консолей будет всё меньше и меньше, а учитывая что ремонт многих неисправных экземпляров занимает от силы пару часов, потребительское отношение я считаю неоправданным. Недавно у меня оказалось парочку плат PSP без корпусов, которые я попытался оживить. А в процессе диагностики, я начал изучать аппаратную платформу этого шедевра инженерной мысли...

Что внутри?

В первую очередь хотелось бы отметить конструктив PSP, который здесь весьма своеобразный. Сама консоль разбирается не особо сложно, однако сомнительных инженерных моментов хватает: например в 3008'ой способ фиксации динамиков выглядит сомнительно, а триггеры поддерживают пластиковые вставки, которые больше похожи на костыли. Одна из самых известных болячек некоторых ревизий PSP - это использование токопроводящей резинки для обеспечения контакта между стиком и платой консоли и из-за износа/засора, консоль начинала уводить ось влево и вниз, что многие ошибочно принимали за неисправность платы или дрифт стика:

Пожалуй главным конструктивным недостатком PSP я могу назвать отсутствие какой-либо защиты дисплея, даже с учетом огромной воздушной прослойки между дисплеем и корпусом. Даже китайские инженеры, которые проектировали клоны PSP, решили эту проблему путём добавления углубления в дисплей. Особый "прикол" был в PSP 3000, где контроллер дисплея не был прикрыт от внешних воздействий и вибрации, из-за чего от падения в районе драйвера могли образоваться микротрещины и матрица начинала полосить.

Но это издержки проектирования корпуса, в конце-концов у Sony это отнюдь не единственный случай своеобразного конструктива: те же ноутбуки серии VAIO также отличались немного странным подходом к инжинирингу. Самое интересное - это конечно плата, и вот тут инженерам Sony я выражаю огромный респект!

В первую очередь, в глаза бросается сердце устройства - процессор Sony CXD2962GG. В крошечном чипе скрывается целая система на кристалле, которая включает в себя:

• Одно ядро MIPS R4000, способное работать на частоте до 333МГц, с 16КБ кэша инструкций и 16КБ кэша данных, а также FPU-сопроцессор в паре с сопроцессором для векторных операций. Интересно то, что в первых версиях прошивки процессор работал на частоте 222МГц, однако с появлением первых тяжелых игр, Sony разрешила устанавливать частоту динамически.

• GPU собственной разработки Sony, функционально схожий с видеочипом в PlayStation 2, при этом не особо уступающий ему в производительности. В основе GPU лежит растеризатор линий, треугольников, спрайтов и кривых с максимальным филлрейтом до 664МП/с и до 33 миллионов текстурированных и затененных треугольников в секунду. В отличии от десктопных GPU, которые в 2004 стремительно переходили на программируемый конвейер (шейдеры), PSP использовала классический FFP подход, который местами упрощал разработку графического движка игры. Функционал стандартный для тех лет: аппаратная трансформация вершин, затенение по Гуро, линейный и экспонентный туман, фильтрация текстур и... аппаратный скиннинг. Последнее ожидаешь меньше всего в FFP :)
  
  Интересно что нет мультитекстурирования, однако сблендить две текстуры возможно с помощью многопроходного рендеринга. Объём видеопамяти в GPU - 2МБ.

• Встроенный контроллер для дисплеев с параллельным RGB-интерфейсом, контроллеры I2S, USB 2.0, UART, MemoryStick/SDIO (Wi-Fi подключен как раз через SDIO, тогда это было стандартом) и, что сейчас вероятно удивит многих, PATA!

• А также 32 мегабайта NAND Flash-памяти для хранения прошивки. Да, Sony настолько позаботилась о пиратах, что даже флэшку расположила в одном кристалле с процессором!

• И всё это на техпроцессе 90нм с очень умеренным потреблением и тепловыделением!

На момент 2004 года, уровень интеграции просто супер! Для сравнения: процессор TI OMAP в смартфонах Symbian интегрировал в себя AP-процессор, Baseband-процессор и DSP, но не имел GPU и FPU.

Главной аппаратной болячкой PSP 1000'ой серии были отвалы процессора. Иногда консоль могла не перенести очередного падения на асфальт, отключалась и при попытке включения мы получали лишь мигающий на 1 секунду светодиод, а при подключении к ЛБП консоль показывала скачок потребления с 50мА до 200мА и затем резкий переход в Standby-режим с потреблением 32мА. Происходило это из-за того, что PSP появилась аккурат во время перехода на бессвинцовые припои - состав всё ещё был с огрехами, из-за чего мелкие шарики (<0.5мм) под BGA-чипами могли покрываться микротрещинами, и из-за нарушения контакта консоль либо артефачила, либо висла.

Поскольку информации об аппаратной платформе и ремонте PSP в сети особо нет, я решил сам анализировать работу платформы и поочередно снимал процессор, ОЗУ и Mechacon и смотрел как меняется поведение консоли. Вкратце, power-on sequence можно описать так:

• После подачи дежурного питания SYS_+2.5V, Syscon переходит в режим ожидания и подтягивает линию STANDBY_HOLD. С этого момента он ожидает перевод рычажка в состояние включения и потребляет около 32мА.

• После запроса на включение, Syscon разрешает DC-DC преобразователю формирование основных шин питания и ожидает ответ от процессора. Если снять процессор или ОЗУ, Syscon не отключается - он просто бесконечно ждёт ответ.

• После снятия RESET'а с процессора, он начинает выполнение BootROM'а и инициализацию контроллера DRAM. Если ему это не удается - он просто продолжает висеть на потреблении ~150мА, поскольку PLL скорее всего настроен на максимальный клок. Если DRAM проинициализирована - начинается вторая стадия загрузки.

• Примерно на второй стадии включается Watchdog и происходит инициализация периферии. Если у процессора нет стабильной связи с Mechacon или Syscon - он отключает консоль, иначе - показывает логотип PlayStation и потребляет около 200мА, пока потребление не падает до 150мА на экране настройки.

Перекатать процессор тоже было не так уж и просто. Плата оригинальной PSP очень теплоемкая, без нижнего подогрева перекатывать процессор весьма рискованная затея - межслой сильно трещит. В противовес могу отметить крепкие пятаки, в том числе и NC :)

Рядом с процессором можно найти микросхему SDRAM от Samsung объёмом в 32МБ. В 2000 и выше, ОЗУ переехала прямо в процессор!

Чуть ниже расположился чип CXD1876 - так называемый Mechacon. Это второй процессор в PSP, который отвечает за работу с UMD-приводом и декодирование видео. Внутри он скрывает DSP-ядро и предположительно ещё одно MIPS R4000-совместимое ядро с собственной прошивкой. Кроме того, из него "торчит" JTAG и UART наружу, а к процессору он подключен с помощью интерфейса PATA. На самом деле это уже вызывает некоторые вопросы: почему в качестве физического уровня именно ATA (команды то понятно), если в Embedded-устройствах для подобной периферии используют обычную параллельную шину? Может Mechacon - доработка уже существующего контроллера DVD-привода от Sony?

Чуть левее Mechacon'а расположился чип SC901583EPR2 - это драйвер привода, именно он управляет двигателем, который раскручивает диск и скорее всего он же управляет считывающим лазером.

Левее расположился чип Fujitsu MB44C001ABGL, выполняющий роль контроллера питания. В него входит несколько LDO'шек и понижающих DC-DC преобразователей, плюс шина I2C. С Syscon'ом его связывает общая с микросхемой зарядки шина I2C, поэтому если чарджер вдруг уйдет в КЗ и посадит I2C на землю - консоль не включится, но после выпаивания чарджера и замены на условный TP4056 скорее всего заработает без проблем. За зарядку аккумулятора отвечает микросхема TI SN105257BRHBR.

А с правой стороны платы, аккурат рядом с рычажком переключения Wi-Fi, мы видим Syscon - или системный контроллер. В его задачи входит мониторинг состояния консоли, управление питанием, а также опрос кнопок и стика (!). В целом увидеть ADC и опрос GPIO в отдельном микроконтроллере было немного неожиданно. К слову, Syscon присутствует во всех "плойках" начиная с PS2.

С обратной стороны платы мы видим аудиокодек Wolfson WM8973, который подключен к процессору через I2S, драйвер подсветки LM3503ITLX, а также RF-усилитель для Wi-Fi модуля CXA2707GL-T. Тут в целом ничего необычного.

С обратной стороны платы мы видим аудиокодек Wolfson WM8973, который подключен к процессору через I2S, драйвер подсветки LM3503ITLX, а также RF-усилитель для Wi-Fi модуля CXA2707GL-T. Тут в целом ничего необычного.

❯ Заключение

В целом, мне хочется похвалить инженеров Sony за грамотную и адекватную схемотехнику, а также немного поругать за сомнительный конструктив корпуса и особенно дисплея. Но в общем и целом, PSP - шедевр инженерной мысли! Кто знает, если тема с PSP вам интересна, то может будет и вторая/третья часть - с подробным процессом аппаратного ремонта и разработки 3D-игры с нуля...

Ну а я надеюсь, что вам было интересно. Подписывайтесь на блог, чтобы не пропускать новые статьи каждую неделю! А если вам интересна тематика ремонта, моддинга и программирования для гаджетов прошлых лет — подписывайтесь на мой Telegram-канал «Клуб фанатов балдежа», куда я выкладываю бэкстейджи статей, ссылки на новые статьи и видео, а также иногда выкладываю полезные посты и щитпостю. А ролики (не всегда дублирующие статьи) можно найти на моём YouTube канале.

У меня также есть Boosty, а если вы хотите что-нибудь подарить из железа и увидеть о них статью — пишите мне в Telegram. Интересны разные гаджеты: игровые консоли, смартфоны/телефоны, коммуникаторы/КПК, ретро ПК железо и всякое такое. Если девайс интересный, то я порой могу и недели потратить на восстановление его платы. Всем большое спасибо!

ADATA Legend 900 как раз оказался хорошим примером такой ситуации. В тестах он выглядит очень бодро, но при длительной записи картина становится заметно интереснее.

Обычный M.2 SSD, но с одним нюансом

ADATA Legend 900 поставляется в небольшой коробке. Внутри сам накопитель и отдельный радиатор, который нужно устанавливать самостоятельно. Формат стандартный – M.2 2280. Плата размером 80x22 мм, поэтому накопитель без проблем устанавливается практически в любую современную систему.

Под наклейкой находятся основные компоненты. В этой модели используется контроллер Maxio MAP1602A. Сейчас такие решения довольно часто встречаются в PCIe 4.0 SSD без собственного DRAM-буфера.

Комплектный радиатор представляет собой тонкую металлическую пластину с термопрокладкой. Конструкция максимально простая. Он немного помогает с температурой, но ждать от него какого-то серьезного охлаждения не стоит.

Где SSD быстрый, а где начинаются ограничения

В синтетических тестах накопитель показывает хорошие результаты. Последовательное чтение достигает примерно 6555 МБ/с, запись – около 6155 МБ/с. Если использовать профиль тестирования, который ближе к обычной работе системы, скорости выглядят немного скромнее: примерно 4935 МБ/с при чтении и около 5048 МБ/с при записи.

Случайные операции с блоками 4К в типичном сценарии дают около 18 тысяч операций чтения и примерно 52 тысячи операций записи в секунду. При высокой параллельности нагрузок показатели увеличиваются до примерно миллиона операций чтения и более 700 тысяч операций записи.

Тест линейного чтения по всему объему накопителя показал практически ровный график. Скорость держится примерно в диапазоне 5.4–5.5 ГБ/с без заметных провалов. А вот при длительной записи начинается более интересная часть. В начале теста скорость находится примерно на уровне 5 ГБ/с. Это работает SLC-кэш. Но после его заполнения скорость резко падает, потому что данные начинают записываться напрямую в TLC-память. В итоге средняя скорость по всему тесту составила около 1378 МБ/с.

Практические тесты копирования показали похожую картину. Крупные файлы объемом около 18 ГБ записывались со скоростью примерно 761 МБ/с. Когда речь идет о тысячах мелких файлов, скорость падает до примерно 64 МБ/с.

Самый показательный сценарий – копирование одного большого файла объемом около 400 ГБ. Здесь средняя скорость записи составила примерно 137 МБ/с.

Чтение при этом заметно быстрее. При обратном копировании большого файла скорость достигала примерно 3.3 ГБ/с.

По температуре накопитель ведет себя спокойно. В простое около 36–38 градусов. При обычной работе примерно 45–50 градусов. В длительной нагрузке максимум, который я зафиксировал, составил около 66 градусов.

В итоге получилось довольно типично

ADATA Legend 900 в целом ведет себя так, как и ожидаешь от современного PCIe 4.0 SSD. В синтетике он показывает высокие скорости. Чтение работает стабильно по всей емкости накопителя. Система, игры и обычные задачи выполняются быстро. Но при длительной записи больших объемов данных скорость заметно падает после заполнения SLC-кэша. В результате при копировании действительно больших файлов производительность оказывается намного ниже пиковых значений. И, честно говоря, для SSD такого класса это довольно привычная картина.