Наверняка многие читатели слышали о самой дешевой консоли на маркетплейсах — «Sup». На первый взгляд, это устройство — чудо чудное: цветной дисплей приличного разрешения, целых 500 игр в комплекте, аккумулятор и даже дополнительный геймпад, и всё это за какие-то 400 рублей в розницу.

Обычный человек просто подумает мол «очередной масс-маркет по типу Тетриса» и пройдет мимо. Однако моя гиковская душа очень хотела узнать, в чём же заключается тайна самой дешевой консоли на Озоне и я решил заглянуть «под капот»… Поверьте, внутри гораздо интереснее, чем кажется на первый взгляд!

❯ Предыстория

Консоль Sup заполонила виртуальные полки магазинов примерно в 2019 году и сразу же стала мегахитом. Полноценная ретро-консоль с кучей встроенных игр всего за 300–400 рублей явно метила в конкуренты «Тетрису» по массовости, однако в технологическом плане была куда более продвинутой, чем её предшественник из 90-х. Несмотря на то, что сейчас Sup, вероятно, одна из самых продаваемых ретро-консолей, её богатая история тоже тянется с тех самых 90-х годов…

Как известно, основные игры в Sup — это различная классика времен NES, разбавленная играми «собственной» китайской разработки по типу портов Angry Birds и хаков уже существующих игр. С учетом того, что самопальные игры зачастую более «цветастые», чем родные с NES, у многих складывается впечатление, что это самый обычный эмулятор, а особо пытливые умы при разборке находили микросхему флэш-памяти и все вопросы касательно реализации у них отпадали. Но первое впечатление порой очень обманчивое, ведь Sup — аппаратный клон NES! Но давайте по порядку.

История разработки клонов Famicom (далее по тексту — «Фамиклонов») берёт своё начало примерно в 1990–1991 году. В те годы, микроэлектронная промышленность Тайваня развивалась семимильными шагами: в стране активно выпускались x86-компьютеры, ноутбуки в разных конфигурациях, различная оргтехника и всё это по относительно доступной цене. Помимо устройств на готовой компонентной базе, в Тайване также разрабатывались и производились микросхемы — как клоны существующих чипов, так и собственные разработки. Самыми крупными производителями были UMC и Holtek.

Holtek в основном производил ASIC'и для конкретных задач (к примеру контроллеры PS/2 и USB-клавиатур), а также очень недорогие 4х-битные микроконтроллеры с масочной ROM-памятью, которые использовались в устройствах по типу органайзеров и наручных часов. Однако венцом творения гаджетов на базе МК от Holtek можно считать культовую консоль нашего детства — ведь HT-943E5 использовался в том самом Brick Game!

UMC же в те годы занималась клонами оригинальной японской консоли. В её R&D центрах были разработаны клоны центрального процессора Ricoh RP2A03 на ядре 6502, а затем и PPU («видеокарта», предок современных GPU) 2C02G, что позволило выпускать «фамиклоны», которые довольно сильно были похожи на оригинальную консоль. Это были те самые «трушные» многочиповые «Денди», за которыми гоняются коллекционеры!

Однако как я уже сказал выше, полупроводниковая промышленность Тайваня тогда очень быстро развивалась и ближе к середине 90-х годов, UMC освоила настолько малый техпроцесс, что умудрилась засунуть вообще весь NES в один-единственный чип UM6578F, который называется системой на кристалле (SoC). Только представьте себе: процессор, звуковой чип, видеочип, память — и всё это в небольшом кристалле, который стоит относительно недорого... Это настоящее технологическое чудо!

Но UMC и на этом решили не останавливаться. UM6578F был не просто клоном оригинального Famciom, это был серьёзный апгрейд оригинальной аппаратной платформы. Например, добавилась поддержка 16-цветного режима для спрайтов, полноценного 8-битного PCM-звука (к примеру, почти вся MP3-музыка кодирует 16-битный PCM-поток) помимо классических генераторов волн, а также расширен объём оперативной и видеопамяти до целых 10КБ — это в ПЯТЬ раз больше, чем на оригинальной консоли! Причины такого апгрейда просты: во-первых, в те годы власти Китая ввели заградительные пошлины на импорт электроники, поэтому домашние x86-компьютеры были доступны отнюдь не всем. Им на замену пришли относительно доступные компьютеры по типу «Сюбора», которые совмещали в себе как клавиатуру и набор обучающего софта вместе с интерпретатором BASIC'а, так и игровую консоль. А во-вторых — небольшие китайские компании выпускали свои собственные коммерческие игры без лицензии от Nintendo и расширенные возможности новых фамиклонов могли значительно увеличить комплексность выпускаемых игр.

Время шло, наступил 2001 год, клоны SEGA и Famicom не теряли своей актуальности и продолжали взращивать второе поколение — детей 90-х, а в городе Чжубэй появляется компания VRT Technology, которая занимается разработкой и проектированием фамиклонов. Но в отличие от конкурентов, VRT в плане апгрейдов оригинальной платформы пошла ещё дальше и превратила NES в нечто вроде очень продвинутого микроконтроллера: их чипы научились выводить изображение не только на телевизор, но и на ЖК-дисплеи, был серьёзно доработан АЛУ — появилась возможность аппаратного умножения и ДЕЛЕНИЯ (чего не было даже в ARM) 16-битных чисел, ядро 6502 было разогнано с 1 МГц до целых 5, объём ОЗУ увеличен с 2 КБ до 8 для основного процессора и 4 для PPU, а также были добавлены контроллеры SPI, UART, АЦП и GPIO.

Ко всему прочему, VRT умудрилась сделать некое подобие MMU с шиной OneBUS, благодаря чему стало возможным хранить игры на самой обычной параллельной ROM или NOR-памяти, без необходимости установки отдельного памяти чипа для PPU. Компания даже выпустила отдельный SDK для своих консолей с компилятором C, статическими библиотеками для общения с периферией и специальным эмулятором. Но вот нюанс — все чипы этого производителя поставлялись без корпуса, а приобрести их в свободной продаже нельзя, поэтому определить точную маркировку сложно...

Но казалось бы... прошло столько лет, NES давным-давно неактуальна и VRT наверняка сменила профиль или вообще закрылась, а её чипы можно найти только в старых клонах и в Sup наверняка используется что-то другое... Если бы не одно но: судя по документам, бескорпусные чипы поставляются в блистере и имеют определенный срок годности. Дело в том, что они не припаиваются к плате, а приклеиваются «пузом» к текстолиту, затем их пины привариваются к дорожкам, а далее они покрываются компаундом для защиты от внешних факторов. У самих кристаллов срока годности нет, однако у клея — около 3х-4х месяцев, после чего кристаллы можно выбрасывать (в случае чипов VRT конечно, не думаю что там оптовая цена превышает 3-4 рубля за штучку), так как вряд-ли кто-то будет выделять целую линию для нанесения нового клеевого слоя на копеечные кристаллы...

В начале года я рассказывал об ещё одном китайском чуде инженерной мысли — относительно новом телефоне Kechaoda с встроенным аппаратным клоном NES, где использовался точно такой-же чип от VRT, только с поддержкой SPI-флэшек и дисплеев с шиной 8080. Учитывая огромные объёмы производства Sup и подобных ей консолей, можно сделать вывод что VRT всё ещё существует, заказывает производство новых партий и возможно даже продолжает дорабатывать свои клоны NES... Спустя 40 лет после выхода оригинальной консоли!

А далее по традиции блога я предлагаю разобрать Sup и посмотреть, что же у него находится под капотом. Уверяю вас, мой экземпляр в какой-то степени уникален!

❯ Что внутри?

Консоль разбирается очень просто: необходимо вытащить аккумулятор и выкрутить 6 винтиков с обратной части устройства, после чего крышка отходит без каких либо защелок. Внутри нас встречает толстенная однослойная плата, которая, к слову, довольно грамотно разведена инженерами. В наши дни, для серийных ЭВМ это большая редкость, но здесь авторы решили максимально сэкономить, местами используя большие резисторы-нулевики в качестве перемычек.

С правой верхней стороны расположен блок, отвечающий за питание консоли и зарядку аккумулятора. Здесь всё стандартно для таких простых устройств: защитный диод на VBat, линейный регулятор на 3.3В в корпусе SOT-23 под маркировкой 662K, а также парочка ключей, вероятно составляющие часть схемы чарджера. Схема зарядки аккумулятора здесь, судя по всему, настоящая и его основная логика расположилась в кристалле под компаундом.

Опытные читатели уже могли заметить уникальность моей ревизии: вместо чипа памяти в BGA-корпусе поверх SoM, здесь используется самая обычная NOR-флэшка в корпусе TSOP58 объёмом в 16МБ. Это значит, что теоретически я могу её сдуть, слить дамп с помощью программатора и попытаться подсунуть в него свои игры... Если вам был был бы интересен контент такого формата — дайте знать в комментариях!

Чуть ниже флэши расположилось сердце устройства — неизвестный кристалл, который с вероятностью 99% разработан VRT. Дело в том, что безвредно декапсулировать такие чипы нельзя, они с большой вероятностью трескаются, так что конкретную модель чипа мы возможно сможем узнать только изучив дамп. Левее процессора расположился кварц на 20МГц, который тактирует остальную периферию.

В качестве дисплея здесь используется безымянная матрица разрешением примерно в 240x320 с параллельным интерфейсом MIPI DBI (8080). Иными словами, здесь используется такой-же дисплей, как в классических кнопочных телефонах и DIY-самоделках. Я не пробовал подключать этот дисплей к микроконтроллер, но уверен, что если посидеть пару дней с лог. анализатором, то можно без проблем найти все сигнальные линии параллельной шины по стандартизированным командам DBI :)

Также вы могли заметить MicroUSB-разъём с верхней части устройства, который используется для зарядки. Однако здесь используются и три дополнительные сигнальные линии — D+, D- и ID, однако служат они для подключения второго геймпада, а не к ПК. Фактически это не USB, а сигнальные линии оригинального геймпада NES — Latch, Data и Clock.. такое вот нецелевое, но практичное использование разъема!

И... это всё! Да, вот такая простейшая, но при этом достаточно продуманная схемотехника и конструктив. Несмотря на дешевизну, убить этот гаджет в аппаратном плане очень сложно, его самое слабое место — это дисплей.

❯ Включаем...

После включения консоли нас встречает меню выбора языка в многоигровке. Список игр довольно обширный и ограничивается не только классикой, зачастую под непонятными названиями, но и самопальными китайскими играми. Однако здесь есть одна важная особенность: поскольку клоны VRT реализуют шину OneBus, они поддерживают только маппер MMC3, что здорово снижает число поддерживаемых игр.

В большинстве игр копирайты намеренно подрезаны, скорее всего чтобы можно было без проблем продавать консоли на маркетплейсах. Поскольку это аппаратный клон, здесь нет инпутлага и всё работает точь в точь как на оригинальной консоли, в том числе и игры для других регионов. Например ром Super Mario Bros. здесь почему-то от другого региона, из-за чего работает слишком быстро.

Звук у консоли в целом неплохой, однако у части Sup'ов не работает треугольный канал APU, из-за чего звуки и музыка в некоторых играх искажены. С чем это связано - доподлинно неизвестно, но думаю вы и сами понимаете, что контроль качества у таких чипов наверняка минимальный!

Поскольку у консоли нет Fuel Gauge (микросхемы для определения уровня заряда аккумулятора, обычно она сложнее чем просто АЦП-вольтметр) как класса, при разрядке АКБ сначала начинает тухнуть подсветка, затем утихать звук, а в произвольные моменты времени консоль может просто зависнуть (сохранений тут нет). Забавно то, что подсветка подключена напрямую к VBat (плюсу аккумулятора) и её яркость плавно снижается, обратно пропорционально заряду аккумулятора, однако такое решение "в лоб" также прямо пропорционально напряжению АКБ увеличивает потребление. Если у вас меткий глаз - сможете определить уровень заряда по тусклости :)

В процессе работы консоль потребляет аж 200мА при самом высоком уровне звука на среднем заряде аккумулятора, 170мА при 10% громкости и будет потреблять ещё меньше, если снизить подсветку дисплея путем установки линейного регулятора с выходным напряжением в 3.3В (потребление снизится до ~130мА, добавив минимум час игры от АКБ). Само процессорное ядро довольно экономичное, так что я до сих пор не понимаю, почему его не выпустили как конкурента атмеги с продвинутыми графическими и звуковыми возможностями. Родной аккумулятор хоть и имеет размеры BL-4C, на практике имеет емкость в 300-400мАч максимум, поэтому есть смысл поискать оригинальный аккумулятор от Nokia: с ним консоль сможет проработать 5-6 часов без подзарядки.

Заключение

В заключении мне хотелось бы сказать, что Sup — это по факту шедевр инженерной и технологической мысли. Судите сами: полноценная ЭВМ с цветным дисплеем, звуком, памятью, большим количеством игр и даже аккумулятором, и всё это буквально за 5$. Большинство читателей наверняка посчитает это устройство одноразовым мусором, однако для меня, как для прожженного гика, это маленькое портативное чудо!

Надеюсь, вам было интересно узнать тайну Sup'а. О том, что в руках у вас не эмулятор, а настоящий аппаратный клон, только очень сильно прокачанный наверняка известно не всем...
Если вам понравилась статья и вы хотите помочь мне финансово, можно воспользоваться формой доната выше. Донаты идут на контент - оборудование и всякие DIY-гаджеты. А ещё мне можно подарить какой-нибудь прикольный гаджет, о котором выйдет статья. Доставку я оплачу :)

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