Устройства, которые мы потеряли: на чём работает легендарная Nokia 6600?
Под прошлой статьей о Siemens C65, многие читатели ставили под сомнение легендарность немецких телефонов и говорили о том, что настоящими легендами были устройства от Nokia. И это правда — именно поэтому я решил написать подробную ретроспективную статью, в которой расскажу не только об аппаратных платформах легендарных Symbian-смартфонов, но и об их программных особенностях.
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.
Устройства на PocketPC for Smartphone — типичные представители смартфонов из нулевых. Предков современных смартфонов с тачскринами называли коммуникаторами.
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.
Fujitsu Intertop CX-300 — один из представителей HPC на WinCE. Условно говоря, HPC и электронные органайзеры Psion — достаточно близкие по концепции устройства.
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.
Может у кого-то из читателей есть тройка на продажу? Хочу в коллекцию и поковырять :)
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...
Какой красивый
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.
Nokia 9000 Communicator. Внутри этого малыша настоящий x86!
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.
Может у кого-то есть плата для 9210? Мою упаяли так, что мне пока не под\ силам её поднять.
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 :)
Красавец-мужчина!
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...
А потом в N70 поставила целый RAP3G от BB5 со своей флэшкой и ОЗУ!
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.
У разъёма дисплея в верхней части платы можно заметить тот самый фильтр-стекляшку. Такие же фильтры можно увидеть слева от контактов для клавиатуры!
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!
Довольно крутая графика для смартфона 2004 года!
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
