Гиковский КПК за копейки: как китайцы сделали ARM-ноутбук за 40$ с железом от… навигатора?⁠⁠

Китайские инженеры не перестают удивлять. Практически каждый год они умудряются в очередной раз уронить планку цены ниже плинтуса и представить рабочее полноценное устройство за довольно небольшие деньги. Примеров тому достаточно: новые кнопочные телефоны с цветными дисплеями по 500 рублей, планшеты со здоровыми 10" матрицами по 2-3 тысячи рублей, полнофункциональные смартфоны за 2 тысячи рублей. Недавно мне удалось пощупать ещё один плод сумрачного гения из Китая: миниатюрный нетбук с дисплеем 7" из далекого 2011-2012 года, который продавалсяновымза 40$. Да, это полноценное устройство: с аккумулятором, дисплеем, клавиатурой, Ethernet, Wi-Fi и тачпадом! Более того, устройство поддерживает дуалбут в Windows CE, Linux, Android, а ещё у устройства есть множество интерфейсов к внешнему миру, что превращает его в очень дешевый и довольно перспективный «одноплатник». Интересно, что за девайс придумали китайцы? Тогда добро пожаловать под кат!

❯ Как они вообще появились?

Ещё в середине нулевых с момента появления первых интернет-планшетов, за подобными девайсами широко закрепилось названиеMID— Mobile Internet Device. Это были миниатюрные устройства, которые имели довольно широкие мультимедийные возможности и необходимый минимум для доступа в интернет: Wi-Fi/Bluetooth/Ethernet и встроенный браузер, позволявший грузить полноценный Web 2.0 страницы.

MID были довольно дорогими устройствами и предназначались скорее для гиков, нежели для обычных людей. Примерно к 2010 году на рынке дешевых и довольно производительных чипсетов уже появилось, как минимум, несколько игроков: Ingenic с MIPS-чипсетами JZxxx (известные как процессоры журнала VOGUE и чипсет Dingoo A320), Actions Semiconductor со своими MIPS-чипами для MP5-плееров, в некоторой степени SiRF со своими SoC для навигаторов на Windows CE (тоже, если не ошибаюсь, MIPS) и тайваньский гигант VIA Technologies, который уже был известен как один из немногих производителей x86 процессоров. Помимо разработки x86 процессоров, у компании VIA было подразделение, ответственное за разработку ARM-чипсетов —WonderMedia Technologies.

В задачи этого подразделения входила разработка высоко-интегрированных решений, которые можно было бы использовать в нетбуках и планшетах — очень популярный сегмент рынка в конце 2000-х начале 2010-х годов. Тайваньские и китайские инженеры хотели сделать действительно очень дешевые нетбуки, где взаимозаменяемо всё: материнские платы, дисплеи, клавиатуры, динамики и разъёмы. Так и произошло: на dealextreme, aliexpress и иных онлайн-маркетплейсах появилось довольно большое количество различных нетбуков по 50 баксов, что по тем деньгам было около 1.500-1.700 рублей. Однако работали они далеко не всегда на WM8650: я встречал устройства и на иных чипах, иногда совершенно мне неизвестных. Но подавляющее число подобных буков работали именно на WM8650 — именно по названию процессора их до сих пор иногда можно найти на онлайн-барахолках за копейки.

Судя по утекшей схеме на WM8650, разработкой референса занималась сама WonderMedia и давала производителям электроники практически готовую платформу, на базе которой те могли разрабатывать свои устройства. И всё бы ничего, однако компания, судя по всему, поставляла сразу готовые процессорные модули (также известные как System on Module — системы на модуле) с определенной конфигурацией по NAND и ОЗУ, которые оставалось припаять к основной плате, на которой уже будет разведена необходимая периферия. Это кардинально снижало сложность выпуска уже готового устройства. При желании, плату для WM8650 можно хоть дома протравить, запаять на неё модуль и попытаться запустить!

Я уже давненько искал подобные девайсы себе в коллекцию: они отнюдь не редкие, но большинство из них либо отправились в металлолом, либо у них есть какие-либо дефекты. Однако недавно, шерстя «юлито», я всё же нашёл себе вполне живой экземпляр за 650 рублей. К сожалению, у устройства отгрызли пару кнопок на клавиатуре и разбили дисплей, однако для меня это отнюдь не было проблемой — в девайсе ведь хотелось покопаться, ранее у меня уже текли слюнки и я обсуждал сdlinyjэтого красавца. :)

Когда девайс пришёл, я осмотрел его и понял, что проблемы гораздо серьёзнее, чем казалось на первый взгляд: АКБ уже не держит, петли разболтаны до ужаса, а матрицу кто-то разбил прям «в хлам» (вероятно, кулаком). Давайте разберем его и рассмотрим поближе!

❯ Что внутри?

Несмотря на то, что это ультрадешёвое устройство, разбирается оно вполне как и обычные ноутбуки: откручиваем задние винты крышки аккумулятора, отключаем АКБ (осторожно, на таких устройствах они очень дутые, хоть и посажены в ноль), вытаскиваем клавиатуру, отщелкивая несколько клипс, отключаем шлейф и снимаем поддон, отключив шлейф тачпада.

А вот и наша основная плата. Однако самое интересное здесь с обратной стороны: давайте сначала глянем на шлейф дисплея и разберем рамку. В устройстве используется TN-матрица с 50pin шлейфом (они стандартизированы), TTL-интерфейсом и разрешением 480х800. Такие матрицы найти не проблема: в основном, встречаются они найти в планшетах 2011-2012 года и в современных 7" игровых консолях. Не исключено, что вы сможете найти их в автомобильных телевизорах, магнитолах, или, например, домофонах. Сразу же нашлась причина слабых петель: винтики банально вылетели из резьбы, однако сама резьба была целой (вероятно, что-то очень резко дёрнул устройство со психу).

Замена нашлась сразу: я взял дисплей с китайской реплики iPad тех же лет и… на том же WM8650! Обратите внимание на модуль Wi-Fi: сам он выполнен в виде USB-свистка и расположен около матрицы, а от него идёт 4 провода прямо к пятачкам USB на плате. Здесь много что реализовано на USB. :)

После установки нового дисплея, я подсобрал устройство и попробовал включить: девайс был полностью рабочим и дал изображение!

Дальше устройство разбирается крайне просто: мы откручиваем петли, откладываем экран в сторону и вытаскиваем плату. Судя по ручной пайке периферии, девайс собирался либо в подвальных, либо в полуподвальных условиях, но здесь есть много интересного! Первым делом мы смотрим на процессорный модуль, который припаивался поверх основной платы: на его выводах есть подписанные пятачки, а на сам модуль есть схема в интернете. При желании, его можно выпаять и попробовать запустить его самому. А можно подпаяться к его интерфейсам (i2c/spi/uart) и получить к ним доступ из под Linux или WinCE!

Помимо чипсета WM8650, на плате также можно найти NAND-память и две банки ОЗУ по 128Мб, а также SPI флэш-память с записанным на неё «BIOS» этого устройства — SPL и загрузчиком U-Boot.

Дальше на плате встречается чарджер АКБ, контроллер клавиатуры от производителя процессора Тетриса — Holtek HT82B40A (вероятно, USB), USB-хаб GL850G (чуть ли не второй по важности чип в этом устройстве, почему — читайте позже), сетевой контроллер VIA VT6113, сетевой контроллер физических уровней (по простому — именно этот чип преобразует байты в дифференциальные сигналы Ethernet) S16013LF, кодек VT1603A. Да, это всё :) Конечно на плате дисплея есть ещё бустер напряжения подсветки, но в целом — это практически весь нетбук. Да, такой простой! Его и дома при большом желании развести можно — благодаря простоте платы, в целом можно было наладить простенькое производство плат и масок и вручную собирать подобные девайсы в условиях настоящего подвала!

В целом, это вся конструкция нетбука. Да, как говорится, всё гениальное — просто! Исходя из информации, полученной анализом платы, мы приходим к следующему выводу:

• Чипсет: ARMv5 600мгц, одно ядро, нет GPU, но есть 2D-ускоритель и блок декодирования видео.

• NAND: 4гб

• ОЗУ: 256Мб DDR2

• Дисплей: 7" TN-матрица 800x480, TTL 50pin.

• Интерфейсы: USB, I2C, SPI, UART. Сеть: Ethernet, Wi-Fi

С аппаратной частью разобрались. Мне лично очень понравилась простота конструкции данного девайса. Учитывая, что некоторые пятачки подписаны, есть возможность превратить девайс в эдакий одноплатник — только с уже готовым дисплеем, клавиатурой и тачпадом. Давайте посмотрим, что же это за девайс в программном плане!

❯ Софт

В программном плане девайс тоже весьма интересен. Для WonderMedia есть порт аж 3 ОС: Windows CE, Linux и Android (тесно связанный с портом Linux). Windows CE считается основной: её есть возможность как дуалбутить с USB-флэшки (чем пользовались некоторые вендоры для тотальной экономии и вместо NAND-чипа распаивали 2гб USB-флэшку… почему это было дешевле — мне неизвестно), так и с NAND или SD. Кроме того, вендоры часто предоставляли возможность перепрошивки устройства на Android 2.2. Бегает он здесь не очень быстро, но достаточно сносно: по крайней мере, в своё время этого хватало для базового сёрфинга интернета и просмотра мультимедиа. А порт дистрибутивов Linux, насколько я понимаю, развивали уже сторонние разработчики. Прошивки всё ещё можно найти на профильных сайтах типа 4pda — и никаких проблем с их поиском не будет.

Прошивки можно легко модифицировать и миксовать между собой, не забывая сохранять ядро вашего устройства — поскольку половина девайса выполнена в виде USB-модулей, никакой devicetree не нужен. Однако, прошивка для 10" нетбука не встанет на 7" — у вас будет белый экран из-за несовместимости драйверов дисплея. Теоретически, можно попробовать воткнуть прошивку от китайского айпада на этом чипсете, но это уже близко к извращению.

Мы же посмотрим на WinCE такой, каким его представляет нам производитель. Китайцы довольно сильно заморочились, дабы устройство походило на обычный нетбук на старой доброй Windows XP и даже дописали свой софт!

Девайс включается довольно долго — около 3-4 минут при «холодном старте». Занимательно, что даже анимацию загрузки U-Boot замаскировали под эдакий «типа Windows». :) Видно что инженеры хотели сделать что-то типа OLPC (One Laptop Per Child).

После загрузки девайс работает весьма сносно. Производительность далека от современных девайсов и находится примерно на уровне… Win98 машин на Pentium III. Но в целом, за свою цену машинка работает весьма сносно. Другой вопрос, что в 2011-2012 году, настоящий ноутбук на P III можно было взять в пределах тех же 2-х тысяч рублей, а то и дешевле!

В девайсе из коробки работает и Wi-Fi и Ethernet, никаких внешних манипуляций не нужно. В целом, машинка может весьма пригодится как терминал: устройство очень компактное и легкое, живет от нормально АКБ относительно долго, а под устройство есть как клиенты RDP/VNC, так и SSH/Telnet (порт Putty).

Девайс может пригодится не только сисдаминам и DIY-щикам, но и стать «гаражным» нетбуком или резервным устройством для просмотра кино или… даже игр! В WM8650 (но не в WM8505) есть аппаратный декодер h263 видео, вплоть до 720p. Поскольку сам дисплей здесь 480p, то какого-либо смысла в дисплеях высокого разрешения нет.

Когда-то здесь был даже YouTube!

Знакомо?

А что касается игр — ну, тут самое время вспомнить hpc.ru и раздел Windows Mobile на 4pda. Так уж вышло, что многие приложения для Windows Mobile без проблем запускается и на WinCE без изменений — даже программы на .NET! Тут мы и можем разгуляться.

На устройство можно накатить и десктопный дистрибутив Linux! Правда, готовьтесь к тому, что часть софта придется собирать вручную — armv5 и armv6 уже очень давно не поддерживаются в основных дистрибутивах. Поскольку материнская компания WonderMedia, VIA — уважаемая компания, которая (вроде бы) ни разу не нарушала GPL, с релизом устройств был опубликован исходный код порта ядра Linux 2.6 для Android. Путем правки конфигов конфига и сборки ядра, пригодного для десктопных дистрибутивов Linux, энтузиастам удалось портировать Debian (есть только в виде полупустой системы с нужными модулями, без GUI, однако пакеты можно поставить, добавив armlf архивы в sources.list) и arch (с GUI-интерфейсом). Обе системы накатываются на флешку за 5 минут и не заменяют собой WinCE: можно легко сделать дуалбут.

Не было скриншотера в репозиториях :(

У устройства довольно «горячий» чипсет без какого-либо охлаждения. Судя по всему, никакого динамического скейлинга частоты ядра нет: процессор всегда «молотит» на полную, что сказывается и на времени работы. Однако, ощутимого нагрева на корпусе не наблюдается. По ощущениям, чипсет греется до ~45-50 градусов.

❯ Заключение

Важно отметить, что подобные аппараты были отнюдь не в новинку даже на момент выхода. По сути, это увеличенные в размерах и кратно удешевленные наладнонники из начала 2000-х годов — HPC! Посудите сами, девайс ниже, разработанный компанией Sharp, тоже работал на базе Windows CE, тоже имел полноценную клавиатуру, а некоторые устройства и тачскрин, и тоже предназначался примерно для тех же целей, за исключением просмотра видео.

Касательно аппаратного моддинга — это тема для отдельной статьи. С «процессорной платы» выходят несколько протоколов, которые потенциально можно заюзать для своих проектов — как минимум, I2C и UART. Я не уверен насчет возможности использования i2c в юзерспейсе на Windows CE, но вот UART (если он не занят системой) можно будет использовать без проблем. Под Linux всё ещё проще: можно «выкинуть» устройства, которые используют SPI/I2C и подгрузить i2cdev/spidev прямо в юзерспейс! Таким образом, можно попробовать смастерить всякую всячину.

Я лично думал впаять сюда SIM800 и написать фронтэнд для него, а затем попробовать походить как с телефоном. А что, нетбук реально крошечный и легко поместится в карман зимней куртки! Звучит как дикий изврат но я, bodyawm, люблю подобное. :) Иначе не стал бы пилить прошивку под NoName-смартфон 2012 года!