Исследование модуля QW-3159 (часы GW-5000, GW-M5610, GW-S5600, GW-5510)
 

Меня очень удивило отсутствие информации о внутренностях модулей, используемых в часах G-Shock. Ведь судя по фоткам модулей, там полно служебных контактных площадок и даже ключей («джамперов»).

http://veg.by/z/2013-08-21-14-31-04.jpg

На фотографии плата модуля QW-3159, который используется в популярных часах GW-5000, GW-M5610, GW-S5600, GW-5510. Очевидно, что разработчики как-то занимались отладкой платы, и возможно на ней есть какой-нибудь интерфейс типа UART. Также хорошо заметна парочка открытых ключей, которые, судя по всему, переключают какие-то режимы.

Итак, я приобрёл сервис-мануал на этот модуль. Но, к сожалению, там не так много полезной информации об электрической схеме.

Сторона A (кликнуть для увеличения):
http://veg.by/z/2013-08-21-15-37-16.png

Сторона B (кликнуть для увеличения):
http://veg.by/z/2013-08-21-15-38-00.png

К сожалению, расшифровки смысла всех этих контактов нет. Никаких контактов с названиями, похожими на RX и TX (что характерно для UART) я не вижу. Зато бросается в глаза, что 5 ключей выделено странной ремаркой, мол они для переключения модулей. При этом на плате от GW-5000 трое из этих ключей запаяны (в состоянии «закрыт», «включено»). Очень интересно, что за «модули» переключают эти ключи? Может быть они активируют или деактивируют те или иные возможности модуля?

В общем мануале по ремонту часов Casio (не G-Shock, а вообще) я нашёл информацию по подстройке точности.

http://veg.by/z/2013-08-21-15-39-28.png

Должно быть три ключа, переключая которые можно подстраивать точность хода. Однако, на плате нашего модуля не видно никаких G1, G2 и G3. Может быть это KI10, KI8 и KI7, обведённые красным? Тогда почему они так странно подписаны? Что-то мне подсказывает, что подстройка точности в этом модуле G-Shock реализована иначе. И фотография этого же модуля, но из часов GW-T5030 это косвенно подтверждает. Там запаяны те же ключи. Ну не может же быть, что оба кварца в обоих часах из разных партий нуждались в идентичной подстройке.

http://veg.by/z/2013-08-21-15-49-44.jpg

Можно детально изучить этот модуль, имея один экземпляр для тестов, который не сильно жалко испортить. По идее можно как-нибудь попытаться купить просто эту плату у Casio через знакомых в сервисе. Но самое главное — есть ли здесь продвинутые электронщики с необходимым для исследования оборудованием? Или может быть кто-то работает в сервисе, и у кого-то есть полезная информация по поводу?

Зачем это вообще может быть нужно? Ну как, представьте, что мы сможем изменить логику работы часов. Подстроить время подсветки, оставить только нужные часовые пояса или сделать их более актуальными. Если там стоит микроконтроллер, то по идее можно запрограммировать совершенно любую логику по желанию, главное только добраться до него. Если же там всё реализовано в железе, интересно узнать, какие скрытые возможности есть в наших часах. Их не может не быть :)

Кстати, насчет ключей для настройки точности. Видел такие на многих моделях, но не знаю как с ними иметь дело. Есть ли где-нибудь инструкция по настройке?

Насчет других ключей - мне удавалось на модуле 3319 включать индикатор фазы луны и приливов, то есть модуль 3320.

Еще по поводу ключей для точности. Их можно легко найти тестором - один из выводов этих ключей должен быть соединен с кварцем.

Что ещё бросилось в глаза. Обе платы идут с припоем на контактных площадках CRI и CRO; разомкнутом ключе между KI9 и GND; и на ещё одном разомкнутом, при этом огромном ключе между KI5 и GND. То, что это именно ключи я сделал по трём признакам: рядом есть земля (GND), название в формате KI* и рядом есть контактная площадка с идентичным названием KI* скорее всего для удобного теста, включился ли ключ.

Раз на них есть припой, значит эти контактные площадки использовались при сборке часов. При этом меня очень привлекают названия CRI и CRO. Обычно буквы I/O на конце обозначают ввод/вывод. То есть это вполне может быть какой-то аналог линии RX (Received Data — то есть Input, ввод) и TX (Transmitted Data — то есть Output, вывод) из UART. Либо какой-то другой порт ввода-вывода от Casio. При этом заметно родство этих контактов с ключом KI9 и GND — они все квадратные, больше таких на этой стороне платы нет. Возможно, включение этого ключа активирует отладочный режим, когда часы что-то пишут в CRO и читают из CRI.

Ещё обратил внимание, что в сервис-мануале написано, что ключи KI10, KI8 и KI7 должны быть открыты, то есть разомкнуты. Исходя из этого можно предположить, что модуль в GW-5000 работает не в своём стандартном режиме.

К сожалению, сейчас это гадание по картинкам без реальных экспериментов. Жалко, что, нет фото обратной стороны платы.

Отличная идея!
Она есть в первом сообщении :) Вот русская версия, немного расширенно:
http://veg.by/z/2013-08-21-18-37-09.png
http://veg.by/z/2013-08-21-18-33-15.png

Кстати да, я сам себе и ответил походу. В этой модели есть подстроечный конденсатор, на стороне B, называется «Trimmer Capacitor». Значит ключи KI10, KI8 и KI7 предназначены всё-таки для управления какими-то функциями модуля.

Ещё немного интересных наблюдений. Есть модель G-5600E на модуле 3160, которая отличается от серии GW-M5600 (старый модуль 3063)/GW-M6510 (современный модуль 3159) отсутствием радиосинхронизации. Подозреваю, что этот модуль построен на базе 3159, и есть вероятность, что у них даже общая плата, только в 3160 не распаян приёмник радиосинхронизации, при этом версия модуля переключена как раз этими ключами, и микрокод скрывает все признаки поддержки синхронизации. Если у кого есть данная модель часов и есть возможность сделать фотку платы — было бы просто супер! :)

Даты сервис-мануалов:
QW-3159 635 kb SEP.2009
QW-3160 568 kb JUN.2009

Догадка меняется на другую. Сразу был разработан модуль QW-3160, а потом он был доработан, и был выпущен модуль QW-3159 с поддержкой синхронизации по радио. Только не ясно, почему номера модулей в обратном порядке :)

мне думается, что по контактам со следами пайки настраивали/проверяли работу радиоприемника. кварц там один, и его подбирают под точность хода часов, потом подстроечными конденсаторами, если надо, подстраивают. а вот для радиоприемника кварца нет. тогда приходится тюнеру сигнал с часового кварца брать. а как на разные частоты настраиваться?
в радиоприемниках с цифровыми тюнерами, где есть память на настроенные частоты, эта память для каждой частоты содержит число. число это загоняется в микросхему, которая управляет "подстроечным конденсатором" в контуре приемной антенны. в результате меняется резонансная частота контура: приемник настроен на нужную частоту.
я думаю, что после настройки точности хода, которая делается "железно", настройщики просто определяют и записывают в память приемника часов числа, определяющие частоты. думаю, что эта память однократной записи, т.к. ее можно и размерами существенно меньшими сделать, чем перезаписываемую. да, и незачем эти числа менять.
а если приемник не работает, пишут другой номер модуля. ставят (или убирают) перемычку, чтобы часы не пытались включить приемник.
программировать в такой мелочи нечего. календарь, я уверен, забит не просто "железно", а еще на этапе производства создают что-то вроде матрицы прямо на чипе с часовым процессором. этот календарь, кстати, тоже могут проверять через внешние выводы.
насчет лунного фазометра. он, по-моему, не запрограммирован. для него используется вычислитель - спецпроцессор. и его тоже надо проверять после изготовления. если работает - хорошо. если не работает, ставят перемычку, пишут другой номер модуля...

Эти может и незачем. Но модуль разработан в 2009 году. Когда объёмы самых маленьких MicroSD флэшек перешли на десятки гигабайт, неужели сложно и дорого добавить сотню байт энергонезависимой и перезаписываемой памяти в часы стоимостью от 150 долларов? :)

Зачем это может понадобиться Casio? Очень просто. Как вы помните, совсем недавно в Беларуси и России были изменены часовые пояса. Теперь в Беларуси используется старый московский часовой пояс UTC+3, а у Москвы теперь часовой пояс UTC+4. Но в этом модуле у Москвы по умолчанию всё равно UTC+3 — по устаревшей информации. Я думаю, если бы такое случилось на стратегически важном рынке, например, в родной Японии, Casio обязательно бы организовала массовое изменение часовых поясов в своих часах. А это дешевле всего сделать в случае, если в часах есть перезаписываемая память, откуда берутся часовые пояса. То есть просто для перестраховки они всё-таки могли это сделать.

Интересен неиспользуемый в этой модели контакт для внешней кнопки KI3. Интересно что будет, если её «понажимать» :)

Большие контактные площадки VSC и GND под дисплеем судя по всему являются детектором извлечения модуля из корпуса и ведут к этим пружинкам:
http://veg.by/z/2013-08-22-11-59-04.jpg

Поскольку дорожки к антенне идут от верхней микросхемы, можно предположить, что собственно она и отвечает за приём радиосинхронизации. Дорожки от использованного при сборке модуля ключа KI9 идут в верхнюю микросхему, а вот дорожки от контактов CRO и CRI ведут в главную микросхему. При этом у CRO и CRI есть дублирующие круглые контактные площадки, и судя по дорожкам — они идут строго в главную микросхему и больше нигде не используются. Такие же сервисные контактные площадки, которые нигде не используются (и не переходят на обратную сторону), но выведены в доступное место: T1, T2, T3, T4, SCR, KL3, VDD2 и KI9. Странно, что этот контакт KI9 выведен из главной микросхемы, ведь дорожки от ключа KI9 идут в микросхему приёмника. Возможно, микросхема передатчика сообщает состояние KI9 главной микросхеме, а эта контактная площадка выведена для проверки, получила ли главная микросхема этот сигнал. У микросхемы приёмника выведены, но никак не используются контакты SCFIN и SCFOUT. Столько разных служебных выводов, и это ещё без учёта обратной стороны! При этом это сторона дисплея, то есть к этим выводам не подобраться без разборки модуля. А вот со стороны батарейки (сторона B) многие контактные площадки доступны даже без разборки модуля:
http://veg.by/z/2013-08-22-12-22-43.jpg
Разработчики модуля оставили прорезь к подстроечнику и прорези для доступа к следующим контактам: VC1, VDD2, KI3, VDSP, KI5 или VCH (?), LL1 (видимо пружинка для пищалки), AC, VSC и GND. Следует обратить внимание, что разработчики в целях отладки платы вывели квадратные контакты LL1 и GND внизу платы — видно для того, чтобы туда можно было припаять пищалку на время, пока часы разобраны.

В общем такое обилие сервисных/отладочных контактных площадок навевает на мысль, что у модуля достаточно много возоможностей и даже вариантов его кастомизации.

вероятно, не сложно. но не надежно. у меня флэшки частенько дохнут. уж, не знаю, что именно там мрет, контроллер или сама память.

проблема не столько в размерах, сколько во времени и энергии. для перезаписываемой памяти придется ставить контроллер - опять снижать надежность. он будет работать не мгновенно - время. и энергию жрать.
да, и, думается, касио будет дешевле модуль заменить, нежели перепрограммировать. часы - это не мобилка или двд-плеер, где все проблемы решаются перепрошивкой. сильно я сомневаюсь, что там можно что-то изменить.

гадать о назначении контактов - дело бесполезное. надо знать точно. бытовал анекдот в 70-е, когда наши инженеры создавали отечественную эвм ес. тогда ходили слухи, что они процессор просто скопировали с забугорного. чертежи скомуниздить разведка не смогла, пришлось с процессора фрезой спиливать тончайшие слои и в микроскоп разглядывать куда что подключено. так вот говорят, что в этом процессоре в одном из слоев была надпись на русском: "хватит пилить, сами придумывайте". в таком стиле.

Они вполне могли сделать всё это на одном чипе, немножко дополнительной логики — и никаких проблем :) Я же не говорю о гигабайтах информации, всего сотня-другая байт. Как-то же Casio хранит информацию в недорогих часах серии DataBank и многих других. Это же не какие-то космические технологии сегодня. Сегодня даже в недорогих фонариках (!) есть энергонезависимая перезаписываемая память. Например, в моём фонарике доступно аж 64 байта (микроконтроллер ATtiny13A).

Процессор — слишком сложная штука, чтобы исследовать его работу по внешним проявлениям. В часах же нет ничего космического. Осциллограф, прямые руки, голова на плечах, метод проб и ошибок, много свободного времени — и в принципе можно разобраться, как оно работает. Лучше, конечно, найти более подробную документацию. Устроиться работать в Casio уборщицей и украсть :)

в модулях с солнечной батарейкой эти пружинки с солнечной батарейкой контачат.

Стругацкие, "Попытка к бегству".