Все началось с того, что я забыла ключ о ворот во двор и вспомнила свою прошлогоднюю идею сделать что-то, похожее на Флиппер, но компактнее, дабы всегда носить с собой. В прошлом году до реализации не дошли руки, а вот в этот раз - дошли.
Приглашаю под кат, чтобы посмотреть, что получилось и обсудить, как можно сделать лучше :)
Flipper Zero
Flipper Zero — портативное многофункциональное Тамагочи-подобное устройство, разработанное для взаимодействия с системами контроля доступа и другими системами, использующими для связи радиоканал. Устройство способно считывать, копировать и эмулировать метки RFID и NFC, радиопульты, iButton и цифровые ключи доступа, а также имеет интерфейс GPIO. (с) Wikipedia
Впрочем, думаю, что это всем известно и так. Команда Флиппера провела потрясающую работу, сделав очень качественную, интересную и проработанную штуку, о которой еще и знает примерно каждый, кто хоть немного заинтересован.
Широкая известность - это еще и экосистема. Кроме самого устройства существует несколько проектов модифицированных прошивок, большое количество сторонних приложений (можно посмотреть тут - Flipper Lab), десятки модулей расширения, как от самой команды, так и сторонних.
У меня Флиппер тоже есть. Он прекрасен, но, как я писала год назад, слишком большой, чтобы носить его с собой всегда. А ведь никогда не знаешь, когда забудешь ключи! Что же делать? Правильно. Делать свой :)
Первый вариант
Итак, поехали. Для начала формализуем требования:
-
Тот же функционал: SubGHz, NFC, RFID, ИК, iButton, GPIO. Здесь все просто - реализуем эти узлы примерно так же, как во Флиппере, схемы которого доступны на сайте.
-
Максимальная компактность. Тут два варианта - или отказаться от автономного режима вообще, а вместе с ним - от экрана и батареи, или все же сохранить автономность. Выберем второе, использовав компактный и доступный экран на SSD1306, а вместо большого аккумулятора используем CR2032 (или перезаряжаемый вариант - LIR2032). Да, запас энергии теперь куда меньше, поэтому режимом тамагочи придется пожертвовать - будем полностью выключать питание через минуту неактивности.
-
Совместимость с прошивками Флиппера в бинарном виде. Конечно, прошивки открыты и ничего не мешает внести небольшие изменения, но это все-таки снижает удобство. А в нашем устройстве экран OLED, который инициализируется иначе и "просто так" работать не будет. Что делать? А мы добавим еще один STM32 между экраном и сердцем устройства - STM32WB55! И заодно попросим его эмулировать ответы от PMIC и Fuel Gauge и управлять питанием.
-
Минимальная стоимость и простота производства. Немного упростим девайс и выберем компоненты, доступные в JLCPCB прямо сразу.
Для разработки платы я решила попробовать KiCad. Долгое время мне казалось, что он слишком сырой и даже недорогие EDA вроде DeepTrace заведомо лучше, не говоря уж про Altium, но один друг активно рекламировал кикад, так что - почему бы и нет?
Плата четырехслойная, два слоя отданы под GND и VCC, два внешних - сигнальные. До сих пор многие думают, что многослойные платы - это сложно. На самом же деле даже 4 слоя существенно упрощают работу и почти убирают сложности с правильной разводкой земли и питания. Срок же изготовления и стоимость у китайцев растут совсем незначительно - три дня вместо одного.
Чем заняться, пока платы не пришли?
Напишем прошивку второго MCU, инициализирующую дисплей.
Это несложно - принимаем данные для дисплея по одному SPI, фильтруем всё, кроме посылок с данными, инициализируем дисплей самостоятельно, а данные изображения отправляем, как есть (в данном случае, их формат совпадает).
Кстати, на картинке слева видно, что будет, если обрабатывать данные недостаточно быстро :)
Проходит две недели, и платы у меня на столе. Но увидела я их раньше - можно попросить китайцев сфотографировать собранные платы до отправки. Вот так:
Вместо STM32WB55RGV использован модуль STM32WB5MMG - это то же самое, только с интегрированными антенной, кварцевыми кристаллами и некоторой другой обвязкой. Отлично, подумала я, плата будет проще!
Как оказалось, решение было так себе :) У чипов есть однократно записываемая память, то место, где хранится уникальное имя Флиппера, его версия, регион и другие данные. У отдельных MCU эта область пуста. А у модулей MMG заняты первые 8 байт данными калибровки антенны, и это именно те 8 байт, которые нам нужны!
В первой версии, конечно, ошибок было порядком. Перепутаны MISO и MOSI у NFC-чипа. Перепутана часть ножек ОУ, на котором собран RFID. Центральная кнопка замыкается на землю, а должна на VCC.
Но версия на то и тестовая, чтобы все это выявить, так получается даже быстрее, чем очень-очень внимательно пытаться проверить всё до заказа.
И к счастью, у нас в команде есть джедай Олег, способный перекоммутировать перемычками дорожки на расстоянии 0,1 мм не только без микроскопа, но даже без лампы и лупы! Мне, например, это сложно даже с микроскопом :) Я все-таки кот, у меня немножко лапки!
Kiisu
Почему Kiisu? Надо же было как-то назвать, не используя слово Flipper, ведь мы не имеем отношения к Flipper Devices Inc :)
Kiisu - котенок или кошечка на эстонском языке. Вполне подходит, как мне кажется - у нас милое маленькое устройство, но при этом способное на многое.
Кроме того, я просто люблю котов.
В этой версии было решено не только исправить ошибки, но и переделать формфактор под размер кредитной карты. Да, размеры стали больше, но это позволило перенести все компоненты на одну сторону, уменьшив толщину до четырех миллиметров (это примерно 5 пластиковых карт, сложенных вместе). А значит, Киису теперь можно просто положить в кошелек и всегда брать с собой!
Что еще изменилось?
-
Само собой, были исправлены ошибки.
-
Вместо модуля STM32WB5MMG теперь обычный STM32WB55RGV. Да, пользователь сможет записать в OTP-память все, что ему нравится.
-
Добавились датчик влажности и температуры, акселерометр и компас LSM303, возможность установить ToF дальнометр VL53xxx и датчик качества воздуха BME680.
-
Добавился датчик света (а на самом деле - просто фототранзистор) и вместе с ним - возможность проверять светодиодные лампы и мониторы на предмет мерцания.
-
Плата стала шестислойной.
Что дальше?
В течение 1-2 месяцев мы планируем начать продажи Киису всем желающим. Пока - в Европе, но работаем и над другими вариантами. Ожидаемая цена - в районе 60 EUR, но это пока не очень точно.
И конечно, мы планируем дальше вносить улучшения, причем оперативно. Форм-фактор останется таким же и больше меняться не будет, но нам не нужно выпускать сразу миллион штук - а это позволяет действовать куда гибче.
Напишите в комментариях, что бы вам хотелось добавить, чтобы сделать Кошечку лучше, и возможно, уже в четвертой версии оно появится!
Автор: Bluewolf
