Если вам интересно узнать что внутри у легендарной «бочки», причём здесь КПК Psion и какие необычные решения использовали инженеры Nokia — добро пожаловать под кат!

❯ Предисловие

Телефоны Nokia, наравне с Sony Ericsson, справедливо считаются легендарными. В своё время финские устройства были чуть ли не у каждого: у кого-то были простенькие звонилки на S30, у ребят побогаче — продвинутые мультимедийные телефоны на S40, ну а у совсем крутых были смартфоны на операционной системе Symbian с оболочкой S60. И именно о смартфонах в рамках данной статьи мы с вами и поговорим.

Изначально слово «смартфон» обозначало кнопочное устройство с полноценной операционной системой, многозадачностью и широкими коммуникационными возможностями. В нулевых этот термин в основном применялся к тем гаджетам, где была возможность установки программ написанных на C/C++ и использующих родное API системы. В отличии от простых Java-приложений, такие программы могли использовать практически весь функционал устройства, а также появлялась возможность портирования программ с других платформ.

В нулевых на рынке смартфонных операционных систем было два главных конкурента: Windows Mobile в редакции Smartphone Edition и Symbian. И что очень интересно — обе системы берут корни от электронных органайзеров. В случае с Windows Mobile всё очевидно — это просто специальная версия Windows CE, знакомой нам по устройствам Casio Cassiopeia и HP Jornada, однако с Symbian всё было гораздо интереснее.

Всё началось в 1991 году, когда Psion представила линейку портативных органайзеров (мини-ноутбуков) Series 3. Устройства были относительно недорогими, практичными и долго работали от одного заряда батареек, а в качестве операционной системы использовали многозадачную ОС собственной разработки Psion — EPOC16. В целом, эти устройства нашли своего пользователя и стали достаточно популярными, хотя безусловно были гаджеты и покруче.

В 1997 году Psion представила следующее поколение — Series 5, которое использовало мощные по меркам тех лет 32-х битные процессоры на архитектуре ARM и новую систему EPOC32, которая на этот раз была написана полностью на C++ и на уровне ядра закладывала концепцию ООП. От современников, EPOC32 отличалась очень высокой производительностью, малыми требованиями к объёму ОЗУ и стабильностью благодаря микроядерной архитектуре: большинство драйверов и модулей в системе были отдельными процессами, с которыми как программы, так и ядро могли общаться с помощью встроенного механизма для IPC. ООП-подход на уровне системы также был революционным, однако с его реализацией были определенные проблемы...

В 1996 году выходит первое устройство из серии Nokia Communicator — 9000. Гаджет совмещал в себе функционал как мобильного телефона, так и x86-компьютера на процессоре AMD Elan. Примерно в 1998 году, в Psion понимают, что концептуально 9000 очень сильно напоминает Series 5 и будущее будет за гаджетами, которые совмещают в себе функционал как телефона, так и компьютера. Вместе с Nokia, Motorola и Ericsson, Psion создаёт новую компанию — Symbian Ltd. и в том же 1998 году, она выпускает EPOC Release 5.

Первым мобильным устройством на Symbian (а вернее EPOC Release 5u) стал Ericsson R380, вышедший в 2000 году. Именно к нему впервые был официально применен термин «смартфон», ведь его дизайн и функционал были просто невероятными. В закрытом состоянии это был обычный кнопочный телефон, по дизайну ничем особо не отличающийся от Motorola DynaTAC или Nokia тех лет, однако если откинуть клавиатурный блок — перед нами открывался широкий монохромный дисплей с приличным разрешением в 120x360, а также резистивным тачскрином. В отличии от органайзеров Psion, на R380 нельзя было устанавливать сторонний софт, но всё равно это было революционное для своих лет устройство.

Годом позже подтянулась и Nokia, выпустив в 2001 году новую модель из линейки Communicator — 9210. Модель отличалась форм-фактором ноутбука, цветным внутренним дисплеем и достаточно высоким уровнем интеграции. Для нового устройства Nokia специально доработала существующую аппаратную платформу DCT-3, выделив её в отдельную ветку DCT-L. Именно 9210 стал первым Symbian-смартфоном от Nokia, однако в отличии от знакомой нам оболочки S60, коммуникаторы использовали S80 — специально разработанную для подобного формата устройств. Помимо этого, 9210 был первым Symbian-смартфоном с возможностью установки сторонних программ.

В 2002 году на свет появился первый Symbian-смартфон в привычном для нас форм-факторе — им стал флагманский слайдер 7650 с VGA-камерой. Это было первое устройство, которое использовало фирменную оболочку S60, а также построенное на новой аппаратной платформе WD2, которая и стала основой для легендарных смартфонов из первой половины нулевых...

Но сегодняшним героем станет легендарная «бочка» — Nokia 6600, которая является одним из самых популярных смартфонов эпохи WD2 наравне с N-Gage. Таких устройств у меня целых два и оба подарены подписчиками, за что вам огромное спасибо! Давайте же посмотрим, что у WD2-гаджетов было «под капотом»!

❯ Разбираем

В те годы смартфоны от Nokia делили не только общую аппаратную платформу, но и конструктив. Многие модели были выполнены как эдакий «бутерброд»: верхняя крышка, средняя часть корпуса с отдельной платой клавиатуры, сама плата и задняя часть корпуса. При этом «навесные» модули по типу вибромотора и разъёма зарядки зачастую прижимались пружинными контактами, благодаря чему их можно было легко заменить, а сами детали стоили копейки и были взаимозаменяемыми. Нередко «ремонт» заключался лишь в чистке в контактов... сравните это с заменой слухового динамика на последнем айфоне :)

Первым делом в процессе разборки мы встречаем TN-дисплей с разрешением 176x208. Довольно интересен тот факт, что практически все WD2-смартфоны использовали один и тот же дисплей с одинаковой диагональю и распиновкой. В некоторых моделях менялся лишь направление шлейфа дисплея, но если подключить к N-Gage обратной стороной матрицу от 6600 — она запустится и будет работать. Помимо WD2-устройств, этот дисплей встречался в переходных устройствах таких как N70 и N72, но необычные инженерные решения этих устройств — тема для отдельной большой статьи!

С подключением дисплеев в смартфонах Nokia был отдельный казус. Дело в том, что для устранения наводок на сигнальные линии от радиотракта, инженеры решили использовать EMIF-фильтры в корпусе «стеклях». Только вот эти самые фильтры были очень хрупкими и легко повреждались как в следствии падения, так и погружения под воду — из-за чего телефон показывал белый экран при общей работоспособности. Мастера нередко заменяли эти фильтры на перемычки и всё работало прекрасно.

С фронтальной стороны платы расположилась основная платформа смартфона, а в её центре — чипсет (AP-процессор) под названием UPP WD2. На практике это специальная заказная версия TI OMAP с одним ядром ARM926EJ-S, работающим на частоте 104МГц, SDRAM-контроллером, контроллером NOR-памяти, DSP для работы с GSM-стеком, специальным ASIC'ом и другой периферией по типу контроллера UART и шины I2S. Весьма интересным является тот факт, что Nokia в паре с TI не использовала внешние Baseband'ы (модемы) в паре с AP-процессором, как это было принято в Windows Mobile-устройствах, а уместила всё в один чип...

Чуть ниже процессора расположились 4 чипа NOR-памяти производства AMD, каждый объёмом в 8МБ, что в сумме даёт целых 32МБ! В отличии от NAND-флэшек, NOR включались напрямую в адресное пространство процессора и реализовывали технологию XIP — eXecute In Place. Поскольку EPOC изначально была ориентирована именно на XIP NOR и ROM память, в системе сразу же была оптимизация по потреблению оперативной памяти за счёт того, что библиотеки не загружались в ОЗУ, а выполнялись напрямую из флэш-памяти. Левее процессора расположился чип SDRAM-памяти производства Samsung объёмом в 16МБ — что для тех лет было весьма неплохо!

Чуть выше процессора распаян чип UEM, который выполняет роль контроллера питания, ЦАП/АЦП для динамиков и микрофона, а также «часового» — если процессор в течении 32 секунд после включения не откликается — UEM отключает питание (помним «белые экраны», после которых телефон отключается?). Кроме того, UEM согласовывает напряжение логических уровней для SIM-карты и F-BUS (UART) интерфейса с процессором, а также отвечает за переход в тестовый режим и мониторинг потребления тока с помощью микросхемы токового датчика Zocus.

Под защитными экранами скрывается ещё два чипа: первый — PMB3346, который выполняет роль RF-фронтэнда (трансивера) для работы с GSM-сетью. Если говорить очень грубо, то это чип, которому на вход поступают цифровые пакеты GSM, а в эфир уходит радиоволна. Справедливо и обратное — как только приемнику прилетает «пакет» от GSM, он отправляет его DSP Baseband'а, а тот обрабатывает их в читабельный или прослушиваемый вид и отдаёт центральному процессору (или через DMA отправляет аудиотракту — реализации могут быть разными).

Левее расположился GSM-усилитель производства Renesas. Тут особо ничего и не добавить кроме того, что радиочасть у смартфонов на WD2 была относительно больным местом и зачастую при ремонте в этих смартфонах меняли всё по очереди: UPP, UEM, PMB3346, усилок и так далее пока не получат нормальный прием сети.

С обратной стороны платы расположился лишь BT-модуль и камера. В целом, конструктив у устройства простой, но из-за использования жесткого компаунда, который нужно было долго и упорно вычищать из под процессора и UEM, аппаратный ремонт смартфонов Nokia не всегда был простой задачей. Кроме того, особенно отличалась программная часть: мало того что для прошивки необходим программатор, так ещё если не забэкапить сертификаты или, например, в процессе ремонта отъехала флэш-память, то приходилось ещё и покупать эти самые сертификаты, иначе смартфон вообще не работал или падал в ошибку. Вот такая веселуха!

❯ Включаем

Вы когда-нибудь задумывались о том, что происходит после нажатия на красную кнопку? Вот я — да и поэтому по крупицам на основе опыта с другими устройствами выстроил следующую схему. Начинается всё с того, что контроллер питания обнаруживает низкий уровень на пине PWRBUTTON после нажатия на кнопку включения и переходит в состояние «включения». UEM включает необходимые для работы процессора и памяти регуляторы напряжения, а также разрешает работу драйвера подсветки, после чего в течении 32х-секунд ожидает начала поступления сигналов Ping от процессора — это этап «белого экрана».

В это время, процессор сначала выполняет первичный код инициализации из BootROM для настройки периферии, а затем начинает выполнение первичного загрузчика (SPL) из NOR-памяти. В это время загрузчик проверяет показания от токового датчика (Zocus), среднего пина аккумулятора — BSI (если установить BL-4C в смартфон на WD2 — то можно получить лого Nokia без подсветки), и проверяет режим, в котором необходимо запустить смартфон — например Local mode или Test mode. После этого, загрузчик передаёт управление ядру Symbian, ядро проводит быструю самопроверку (как POST в ПК), а затем показывает логотип Nokia — пока ещё без анимации. В процессе загрузки ядра, смартфон инициализирует драйверы необходимые для работы устройства, запускает службы, инициализирует GSM-стек и если не найдена SIM-карта — показывает соответствующее диалоговое окошко. В обратном случае, Symbian показывает ту самую анимацию Nokia и запускает приложение домашнего экрана.

После включения, Symbian показывает себя во всей красе. На самом деле, эта ОС была очень крутой и продвинутой по меркам своих лет, однако из-за сложного API системы и отсутствия совместимости с POSIX (была лишь частичная, да и то через стороннюю библиотеку), разработка приложений для неё была слишком сложна. В отличии от Windows Mobile, для Symbian не было нормального симулятора с отладчиком, адекватной IDE (Carbide — это неадекватная IDE) и даже базовые концепции ОС были чужды для многих разработчиков десктопных приложений. Взять хотя-бы те же самые конструкторы объектов: рантайм C++ в Symbian не поддерживал исключений в угоду производительности и из-за этого каждый объект может иметь два конструктора и два метода-фабрики — один из которых может кидать псевдоисключение и возвращать null, а другой — нет.

Помимо этого, у системы была сложная оконная система. Поскольку играм нужен был прямой доступ к фреймбуферу, предлагалось получить указатель на дескриптор дисплея, ручками определять версию структуры этого самого дескриптора и относительно него выбирать формат пикселя (к слову именно поэтому некоторые игры на поздних Symbian имели искаженные цвета) — коих было целых три — 12, 16 и 18 бит. В общем, полная жесть!

Но тем не менее, те, кто справлялся с сложностью программирования под Symbian — получали максимальную отдачу от железа. Чего уж там говорить, если на 104МГц процессоре такая легендарная 3D-игра, как Lock'n'Load, шла в стабильные 25-30 кадров без какого либо GPU? Чего уж говорить об эмуляторах NES и SMD, которые 6600 уже в 2004-2005 году переваривал практически в Full Speed!

Однако для тех, кому C++ был слишком сложен, была передовая Java-машина. Помимо базового профиля MIDP 2.0, Nokia добавляла свой собственный набор API для работы с устройством. В целом, на Symbian-устройствах чаще можно было встретить именно Java-приложения, поскольку весили они немного и нередко покрывали все потребности пользователя. Мессенджер? Аська! Браузер? Opera MIni или UC Web. Игры? Bobby Carrot и Asphalt!

Стоит ли говорить о том, что мультимедийные возможности смартфона были тоже на высоте? И пристойная VGA-камера, и поддержка как аудиофайлов в формате MP3, так и видеороликов в MP4/AVI и многих других форматах. И всё это умудрялось работать с настоящей, трушной многозадачностью без «скриншотов» как на айфоне, умещаясь в какие-то жалкие 16МБ памяти? Вот то-то же, умели раньше оптимизировать софт!

Заключение

Вот такими были легендарные смартфоны Nokia на платформе WD2. Вся информация бралась из официальной документации на API Symbian и EPOC, схем на устройства и из немногочисленных утечек и наблюдений моддеров. Пожалуй, это самый доступный ретроспективный экскурс в мир Symbian-устройств для гиков!

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.

Очень важно! Разыскиваются девайсы для будущих статей!

Друзья! Для подготовки статей с разработкой самопальных игрушек под необычные устройства, объявляется розыск телефонов и консолей! В 2000-х годах, китайцы часто делали дешевые телефоны с игровым уклоном — обычно у них было подобие геймпада (джойстика) или хотя бы две кнопки с верхней части устройства, выполняющие функцию A/B, а также предустановлены эмуляторы NES/Sega. Фишка в том, что на таких телефонах можно выполнять нативный код и портировать на них новые эмуляторы, чем я и хочу заняться и написать об этом подробную статью и записать видео! Если у вас есть телефон подобного формата и вы готовы его задонатить или продать, пожалуйста напишите мне в Telegram (@monobogdan) или в комментарии. Также интересуют смартфоны-консоли на Android (на рынке РФ точно была Func Much-01), там будет контент чуточку другого формата :)

Кроме того, я ищу подделки на брендовые смартфоны 2009-2015 года выпуска. Многие из них работают на весьма интересном железе и об их моддинге я бы мог сделать интересный контент. Особо разыскиваются подделки Apple iPhone и HTC (по типу HD2 и Touch Diamond 2) на Windows Mobile и Android, а также Samsung Galaxy. Также представляют моддерский интерес первые смартфоны Xiaomi из серии Mi, Meizu (ещё на Exynos) и телефоны Motorola на Linux (например, EM30, RAZR V8, ROKR Z6, ROKR E2, ROKR E6, ZINE ZN5, о которых я хотел бы подготовить отдельные статью и видео, поскольку они работали на очень мощных для своих лет процессорах, поддавались серьезному моддингу и были способны запустить даже Quake.

Большое спасибо читателям и зрителям за подгоны, без вас контент бы не выходил!

Подготовлено при поддержке @Timeweb.Cloud