При запуске микроконтроллера, содержимое Flash считывается в SRAM буфер. И код программы выполняется из буфера.

Проблема в том, что мне нужно хранить данные во Flash. Код успешно пишет данные, но при чтении возвращается предыдущее значение, значение из буфера. Если выполнить сброс, то вычитывается свежее значение из Flash.

Мне же нужно писать данные и читать без сброса. Незнаю как заставить микроконтроллер обновить буфер.

Концепция моего блога построена на том, чтобы давать новую жизнь устройствам прошлых лет. Чего мы с вами только не делали: и клиенты современных сервисов для смартфонов из 2010-х писали, и изучали их прошивки с последующей модификацией, и даже ремонтировали гаджеты со свалки, попутно разбираясь в их инженерных особенностях.

Сегодняшнему устройству едва исполнилось 3 месяца, а оно уже отправилось на свалку. И отправляются сотни таких каждый день. Сегодня мы с вами затронем очень важную тему - как из-за общества потребления тысячи устройств с очень мощными микроконтроллерами, цветными IPS-дисплеями и литиевыми аккумуляторами лишаются второго шанса на жизнь...

Предисловие

Вот уже последние лет 100 люди говорят о так называемом обществе потребления. Многие трактуют этот термин по разному, однако у всех определений есть одна общая черта: люди покупают вещи руководствуясь не только потенциальной нуждой, но и некой модой и желанием быть "не таким как все", зачастую пресыщаясь обилием выбора и теряя представление о реальной ценности вещей.

Это же в равной степени относится и к электронным сигаретам. Школьники и студенты только и делают, что парят и "стреляют" друг у друга вейпы, но если лет 10 назад они в основном покупали многоразовые системы с возможностью заправки и самостоятельного обслуживания, то сейчас ребята предпочитают самый простой и доступный вариант - одноразовые вейпы.

Компании-производители знают свою целевую аудиторию и поэтому стараются выпустить как можно более необычное, красочное и функционально-продвинутое устройство. Сначала в "одноразки" добавили возможность повторной зарядки аккумулятора, затем приделали индикаторы уровня заряда и выбора мощности, а недавно добавили... Bluetooth и даже игры. Это уже звучит весьма странно...

Сам я человек не курящий и к обычным вейпам отношусь равнодушно. Но одноразовые вейпы всегда вызывали у меня гиковский интерес и некое негодование, а сегодняшнее устройство так вообще повергло в шок - не только своим функционалом, но и тем, что после израсходования жидкости оно отправится на помойку... А ведь оно могло бы получить и вторую жизнь - как действительно полезный гаджет!

Недавно мне написал читатель Андрей с Пикабу и предложил заслать одноразовый вейп без испарителя (рабочего элемента) на разборку и дальнейшее изучение. И как оказалось - это далеко не самая простая "парилка", а сложнейшее устройство с мощным микроконтроллером, радиотрактом, звуковым усилителем, дисплеем и тачскрином.

Изучаем

После получения я сразу же включил гаджет и начал его изучать. Оказалось что дисплей - не просто пришлепка к обычной "одноразке", но и её неотъемлемая часть: через тачскрин предлагается регулировать силу нагревателя, контролировать уровень заряда аккумулятора и объём оставшейся жидкости. Прикинув, я сразу же понял: в устройстве есть как минимум 2 канала АЦП для считывания параметров и ШИМ для управления "силовой" частью.

Смахиванием я попал в главное меню устройства, где было несколько интересных пунктов: плеер, игры, телефон, погода и настройки. Учитывая что собственной памяти у вейпа нет, я сразу понял что устройство умеет работать портативной колонкой и подключается к смартфону через Bluetooth.

Также здесь присутствует типичный для смарт-часов функционал: пуши с мессенджеров, возможность звонить с помощью HandsFree-профиля, а также базовый функционал органайзера по типу секундомера и будильника. На первый взгляд вполне неплохо, такого уж точно не ожидаешь от одноразовой "парилки".

Игры здесь весьма простые, частота обновления не впечатляет... Однако мне всё равно стало интересно: возможно ли на таком устройстве запустить, например, эмулятор NES или написать какую-нибудь свою игру? Можно ли удалить с подобных устройств испаритель и использовать в качестве "бесплатного" микроконтроллера с дисплеем?

Далее я узнал что гаджет можно синхронизировать с смартфоном и уже надеялся на какой-то магазин приложений... магазин действительно есть, вот только в нём продаются сгенерированные ИИ обои для устройства. Ни намека на возможность запуска сторонних программ нет - и это очень грустно.

Что внутри?

После изучения я решил разобрать устройство. Для одноразовых вейпов этот процесс зачастую необратим, поскольку производители делают всё для предотвращения возможности перезаправки картриджей. В случае сегодняшнего гаджета это делается снятием нижней части корпуса, которая не только приклеена, но и сидит на специальных защелках. Требуется осторожность и фен, иначе можно случайно порвать шлейф.

Далее мы видим крошечную плату, к которой подходит шлейф с дисплеем и тачскрином (судя по некой унификации, дисплейная сборка используется далеко не в одной модели вейпов), разъём Type-C и провода, которые соединяют плату с микрофоном (используется для определения силы затяжки) и динамиком (служит для выполнения функции BT-колонки).

Отдельно бросается большое количество подписанных тест-поинтов, с помощью которых мы можем вызвонить сигнальные линии на шлейфе дисплея и попытаться их использовать в своих целях. С левой стороны можно найти пины SDA/SCL/RST/INT - это, очевидно, тачскрин, а правее - SDA/SCL для дисплея. Контроллер дисплея и подсветка питаются от общей шины питания 3.3В без внешних драйверов LED.

Питается наш "бутерброд" от одного литиевого аккумулятора типа 18350. Я слышал противоречивые отзывы о банках используемых в вейпах, но думаю при использовании нормального BMS и микросхемы чарджера можно без опаски использовать их в своих проектах. Помните, на ближайшей свалке могут лежать тысячи бесхозных и бесплатных аккумуляторов для ваших самоделок (но всё же будьте осторожнее!)

С обратной стороны платы нас ждёт чудо инженерной мысли... от которого становится грустно. Сердцем устройства является микроконтроллер с маркировкой 701N-F8, который также известен как JieLi AC701N. Это относительно популярный чип, использующийся в TWS-наушниках и представляющий из себя полноценную систему на кристалле:

• В основе лежит двухъядерный (!) DSP-процессор собственной (!!) архитектуры Pi32v2 с FPU, способный работать на частоте до 160МГц (!!!) и имеющий 32КБ кэша инструкций и 16КБ кэша данных. Также у чипа есть MMU для продвинутой адресации памяти или реализации защищенного режима. Это уровень RP2350 или старших версий ESP 32

• В качестве памяти здесь доступно целых 640КБ SRAM-ОЗУ, а также 1МБ Flash. Вот это уже действительно серьёзно.

• Присутствует Bluetooth-радиотракт, обеспечивающий совместимость с стандартом версии 5.3. С софтовой точки зрения здесь тоже всё хорошо: поддерживаются все основные кодеки, плюс есть поддержка не-звуковых профилей по типу L2CAP и RFCOMM для коммуникации с другими устройствами.

• Есть также контроллеры I2C, UART, SPI, USB, MMC, GPIO и даже ШИМ.

• За звук отвечает двухканальный ЦАП для с встроенным предусилителем и возможностью воспроизведения PCM-потока с частотой дискретизации до 96кГц. Также есть четырехканальный АЦП для сэмплирования звука с микрофона и других подобных целей.

• А за питание отвечает встроенный PMU, который состоит из контроллера заряда Li-Ion аккумуляторов, LDO и DC-DC Buck преобразователя,

Это невероятно круто по меркам копеечного микроконтроллера. В каких-то моментах, AC701N даже круче чем привычные RP2350 и ESP32, и скорее всего даже дешевле. Производитель - публичная компания и охотно делится исходным кодом и файлами для сборки прошивок, однако адаптация референсной прошивки для этой платы может занять время. Внутри всё стандартно: FreeRTOS в качестве операционной системы, самодельный UI-стек, а также Bluetooth-стек от Bluekitchen. Джентльменский набор!

К сожалению маркировку остальных компонентов платы не разглядеть, но предположу что там может быть разведен усилитель и RF-тракт. В целом, гаджет имеет очень большой потенциал для использования и по не-прямому назначению: это мог быть прекрасный внешний дисплей для датчиков с передачей показаний через Bluetooth, элемент самодельной сигнализации (как уникальный брелок, который не вызывает подозрений), мощный микроконтроллер для самоделок по типу игровых консолей и самодельных телефонов и... да применений такому гаджету можно найти сотни. Было бы желание производителей...

❯ Заключение

Вот такой разбор одноразового вейпа у нас с вами получился... По правде сказать, дописывая эти строки мне стало максимально грустно: хоть я и не сорвал какие-то покровы и описал вполне очевидные вещи, всё равно мне хотелось выразить свои переживания касательно "одноразовых" устройств. Вдруг со временем что-то изменится и для таких гаджетов начнут релизить схемы и SDK - но я в этом сильно сомневаюсь!

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.

Если вам понравилась статья и вы хотите меня поддержать, у меня есть Boosty, а также виджет на Пикабу ниже. Всем огромное спасибо!

Будучи творческим человеком и техногиком, я обожаю при первой возможности апгрейдить своё оборудование. Время от времени я мониторю маркетплейсы в поисках чего-то новенького и в этот раз я наткнулся на настоящий мультитул для Embedded-разработчика — контроллер I2C/SPI/UART/JTAG в одной коробочке и всё это всего за 1.000 рублей... Конечно я не смог пройти мимо этой штучки и в рамках сегодняшней статьи хочу рассказать что оно из себя представляет и как с ним работать. Жду вас под катом!

❯ Что за устройство?

На самом деле такой формат статей для меня «в новинку», до этого я ни разу не делал обзоров на оборудование. Да и мой инструментарий слишком зауряден, чтобы делать ещё одну статью уровня «почему Quciko T12 лучше любой 900M станции» или «почему Вам не стоит покупать компрессорный люкей в 2025 году». Однако обзоров на сегодняшний гаджет я не нашёл, несмотря на его огромную пользу как для Embedded-разработчиков и инженеров, так и мастеров по ремонту смартфонов, планшетов и ноутбуков.

Во время подготовки статьи о том, как я написал BIOS для игровой консоли от Waveshare, в рекомендациях мне попадались другие товары от этого производителя — в том числе и сегодняшний гаджет. Меня сразу привлекла возможность переключения 3v3->5v логики и обширный набор поддерживаемых шин. В официальной вики были описаны следующие характеристики:

• Шины: 1x SPI с двумя чип-селектами (можно подключить до двух устройств на одну шину), 1x I2C, 1x JTAG (полноценный, с ресетом!) и 2x UART с дополнительными линиями CTS/RTS для совместимости с классическими COM-портами.

• Используемый контроллер: WCH CH347. Некоторым читателям чип может показаться знакомым по аналогии с классическим CH341A.

• Питание: 5В, 3.3В, потребление ~65мА на VBus. Есть самовосстанавливающийся предохранитель на «входе».

Я сразу смекнул, что смогу использовать гаджет как для восстановления программно-убитых устройств по типу КПК, так и для отладки своих собственных самоделок, благо набор шин к этому располагает. Устройство приехало ко мне примерно через месяц, в небольшом пакетике и брендовой коробочке, в которую входило само устройство, кабель USB Type-B (ну почему не Type-C?), Dupont-провода в IDC-коннекторе для всех шин, а также небольшой мануал. Нареканий к доставке кроме скорости не возникло.

Сам гаджет представляет из себя компактную металлическую коробочку с «ушками» для удобного крепления на столе или стене. Сверху расположена шпаргалка по распиновке и режимам работы CH347, а также светодиодные индикаторы для UART.

Разбирается гаджет очень просто: достаточно лишь открутить несколько винтов с обеих боковых пластин устройства и перед нами открывается вид на плату. Схемотехника здесь простейшая: самовосстанавливающийся предохранитель, линейный регулятор AMS1117, который питает контроллер и нагрузку на VCC (до ~600мА), сам CH347, а также набор ключей для согласования режимов работы. CH347 — это не просто ASIC, а вполне себе полноценный микроконтроллер, прошивку которого можно обновить, правда SDK для использования CH347 как МК производитель не предоставляет.

После подключения гаджет радостно зажег индикатор PWR, подтвердив свою работоспособность, а значит пришло время протестировать возможные варианты использования!

❯ UART

С UART всё просто и понятно: нам достаточно лишь выбрать желаемый режим работы (M0 — двухканальный UART, остальные режимы — UART + I2C/SPI или UART + JTAG) с помощью тумблера и подключить/припаять Dupont'ы к соответствующим пинам на плате. UART здесь достаточно быстрый: при двухканальном режиме работы, на UART0 можно добиться до 9Мб/с (мегабод), а на UART1 — до 7.5Мб/с.

В качестве теста я решил снять лог загрузки со своего проекта самодельной игровой консоли. Для работы с UART я привык использовать Putty: сначала я припаял RX/TX и массу, затем запустил Putty и выбрал COM-порт, соответствующий первому каналу, установил бодрейт в 115200 и включил консоль:

Всё работает! В целом, гаджет можно использовать и для прошивки более сложных устройств: например многие смартфоны и кнопочные телефоны всё ещё имеют альтернативный режим прошивки через UART, а ретро-телефоны Samsung и LG так вообще не имеют альтернатив — если нет специального JIG, то остаётся лишь вызванивать RX/TX с разъёма и подпаиваться напрямую к UART процессора!

❯ SPI/I2C

С SPI и I2C уже всё чуточку интереснее. Дело в том, что как вы уже могли понять — чип использует свой собственный проприетарный протокол для организации моста между программой на ПК и шиной данных. Для работы с этим протоколом производитель предоставляет уже готовую библиотеку для Windows начиная с 2000, так что возможно у чипа есть перспективы для оживления легаси пром. оборудования. Для Linux же есть альтернативные драйвера, которые пробрасывают CH347 как обычные spidev и i2c-dev устройства.

Для проверки коммуникации можно использовать специальную тестовую программу из SDK, которая позволяет отправлять произвольные данные и даже прошивать флэшки 25 'ой и EEPROM'ки 24'ой серии.

Давайте же попробуем написать что-нибудь полезное! Например, подключим к гаджету 1.8-дюймовый дисплей и что-нибудь на него выведем.

С разводкой дисплея проблем не возникает: SDO к MOSI, SCK к CLK, VCC к VCC и BL (питание подсветки), однако для управления DBI-дисплеями необходимы ещё две дополнительные линии: D/C (линия, определяющая как интерпретировать байт на входе), а также RESET для аппаратного сброса контроллера. И с этим проблем тоже не возникает: у контроллера есть как минимум четыре свободных GPIO, два из которых мы с вами и будем использовать для управления линиями дисплея — GPIO6 (CTS на UART1) и GPIO7 (RTS на UART).

Далее я начал изучать PDF-ку с документацией сомнительного качества и писать код инициализации. Начинается всё с получения контекста устройства с помощью функции CH347OpenDevice, которая принимает в себя индекс нужного контроллера в системе и возвращает непонятный идентификатор (вероятно WinUSB?). Интересно то, что в остальном API используется не идентификатор, а как раз тот самый индекс, который в большинстве случаев будет 0. Далее мы получаем информацию об устройстве и сверяем режим работы, если он отличается от нужного — выбрасываем исключение:

Далее настраиваем SPI-контроллер. На выбор есть все три существующих режима, настройки полярности и возможность вручную дергать один из двух доступных ChipSelect'ов, а также тайминги. Частота работы определяется предустановленным набором делителей — 60МГц, 30МГц, 15МГц и т.п. Не забываем настроить таймаут каждой USB-транзакции:

И инициализируем дисплей. Здесь есть важный момент: функция CH347GPIO_Set устанавливает состояние всего GPIO-контроллера в чипе и поэтому принимает в себя три битовые маски с конфигурацией каждого пина. Функции GPIO стандартные — вход/выход, плюс обработка прерываний с помощью специального callback'а:

CH347GPIO_Set(deviceIndex, 1 << config.IOReset, 1 << config.IOReset, 0);
this_thread::sleep_for(16ms); /* HW reset */
CH347GPIO_Set(deviceIndex, 1 << config.IOReset, 1 << config.IOReset, 1 << config.IOReset);

/* Software initialization */
SendCommand(EMIPICommandList::cmdSWRESET, 0, 0, 16);
SendCommand(EMIPICommandList::cmdSLPOUT, 0, 0, 0);

/* Framerate and refresh */
uint8_t frameRateControlRegister[] = { 0x01, 0x2C, 0x2D };
SendCommand(EMIPICommandList::cmdFRMCTL1, frameRateControlRegister, sizeof(frameRateControlRegister), 0);
SendCommand(EMIPICommandList::cmdFRMCTL2, frameRateControlRegister, sizeof(frameRateControlRegister), 0);
SendCommand(EMIPICommandList::cmdFRMCTL3, frameRateControlRegister, sizeof(frameRateControlRegister), 0);
SendCommand(EMIPICommandList::cmdFRMCTL4, frameRateControlRegister, sizeof(frameRateControlRegister), 0);

/* Power control */
uint8_t powerControlRegister1[] = { 0xA2, 0x02, 0x84 };
SendCommand(EMIPICommandList::cmdPWCTL1, powerControlRegister1, sizeof(powerControlRegister1), 0);

uint8_t powerControlRegister2 = 0xC5;
SendCommand(EMIPICommandList::cmdPWCTL2, &powerControlRegister2, sizeof(powerControlRegister2), 0);

uint8_t powerControlRegister3[] = { 0x0A, 0x00 };
SendCommand(EMIPICommandList::cmdPWCTL3, powerControlRegister3, sizeof(powerControlRegister3), 0);

uint8_t powerControlRegister4[] = { 0x8A, 0x2A };
SendCommand(EMIPICommandList::cmdPWCTL4, powerControlRegister4, sizeof(powerControlRegister4), 0);

uint8_t powerControlRegister5[] = { 0x8A, 0xEE };
SendCommand(EMIPICommandList::cmdPWCTL5, powerControlRegister5, sizeof(powerControlRegister5), 0);

uint8_t powerControlVCOMRegister = 0x0E;
SendCommand(EMIPICommandList::cmdPWCTL6, &powerControlVCOMRegister, sizeof(powerControlVCOMRegister), 0);

/* Addressing */
uint8_t madCtlMode = 0xC8;
SendCommand(EMIPICommandList::cmdMADCTL, &madCtlMode, sizeof(madCtlMode), 0);

uint8_t rasetRegister[] = { 0x0, 0x0, 0x0, 0x7f };
uint8_t casetRegister[] = { 0x0, 0x0, 0x0, 0x9f };
SendCommand(EMIPICommandList::cmdRASET, casetRegister, sizeof(rasetRegister), 0);
SendCommand(EMIPICommandList::cmdCASET, rasetRegister, sizeof(casetRegister), 0);

uint8_t colorMode = 0x05; /* RGB565 */
SendCommand(EMIPICommandList::cmdCOLMOD, &colorMode, sizeof(colorMode), 0);
SendCommand(EMIPICommandList::cmdDISPON, nullptr, 0, 0);

...

void CDisplay::SendCommand(EMIPICommandList command, uint8_t* data, size_t length, uint32_t delay)
{
uint8_t cmd = (uint8_t)command;

/* Send command */
GPIOSet(deviceIndex, config.IODataCommand, 0);
CH347SPI_Write(deviceIndex, 0, sizeof(cmd), sizeof(cmd), &cmd);

/* Send arguments (if any) */
if (data && length)
{
GPIOSet(deviceIndex, config.IODataCommand, 1);
CH347SPI_Write(deviceIndex, 0, length, length, data);
}

this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(delay));
}

Теперь можно запустить программу и посмотреть на результат. Если вы увидели шум (или мусор) на экране — значит вы всё делаете правильно и контроллер успешно проинициализирован.

На фото можно заметить перемычку между CS и массой, однако не все контроллеры дисплеев толерантны к постоянному низкому уровню на CS. На моей практике контроллеры ILI отказывались проходить инициализацию, если не разграничивать каждую транзакцию с помощью CS.

Теперь можно что-нибудь вывести. Подготавливаем изображение, преобразовав в 16-битный массив пикселей, переводим контроллер в режим записи в VRAM, отправляем изображение:

void CDisplay::CopyFrameBuffer(uint8_t* pixels)
{
uint8_t cmd = (uint8_t)EMIPICommandList::cmdRAMWR;

/* Send command */
GPIOSet(deviceIndex, config.IODataCommand, 0);
CH347SPI_Write(deviceIndex, 0, sizeof(cmd), sizeof(cmd), &cmd);

GPIOSet(deviceIndex, config.IODataCommand, 1);

uint32_t frameBufferSize = config.Width * config.Height * 2;
uint32_t offset = 0;

CH347SPI_Write(deviceIndex, 0, frameBufferSize, 2, pixels);
}

И пишем небольшую демо-программу:

int main(int argc, char** argv)
{
CDisplayConfiguration config = {
ChipSelectIndex, ResetGPIOIndex, DataCommandGPIOIndex, 128, 160
};
CDisplay display(config);
display.CopyFrameBuffer(beach);


return 0;
}

Результат — на дисплее появляется картинка!

Потенциальных применений у такого гаджета много: можно сделать красивые анимированные часы, мониторинг датчиков, показ уведомлений или дублировать окно с основного ПК. А ведь когда-то ради такого покупали LPT-провода, дисплеи от Сименсов и вручную превращали параллельную шину в последовательную...

❯ Заключение

Вот такой интересный гаджет выпустила компания Waveshare — и, что радует, по очень приятной цене! Ссылку по понятным причинам прилагать не буду, но при желании вы сможете его найти на всех трёх крупных маркетплейсах. Кроме того, можно купить Breakout-плату с тем же самым чипом за ~500 рублей, но там не будет таких удобных переключателей и Dupont'ов.

К сожалению, теста JTAG в статье не будет. У меня пока нет готовых к работе необычных гаджетов, где можно было бы протестировать OpenOCD... однако мой HTC Dream всё ещё ждёт свою прошивку модема!

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.

Если вам понравилась статья...

И у вас появилось желание что-то мне задонатить (например прикольный гаджет) - пишите мне в телегу или в комментариях :) Без вашей помощи статьи бы не выходили! А ещё у меня есть Boosty.

Подготовлено при поддержке @Timeweb.Cloud