Вам пришёлся по душе наш прошлый глубокий анализ архитектуры современного кнопочного телефона. Тем не менее, в комментариях и опросах прозвучала вполне резонная критика: детально разбирать сегодняшние гаджеты, где почти всё «спрессовано» в единую однокристальную систему (SoC), может быть скучно из-за предельной унификации компонентов. Читатели выразили живой интерес к тому, что же скрывалось «под капотом» первых GSM-аппаратов. Я не стал откладывать дело в долгий ящик — отыскал техническую документацию и подготовил материал в рамках нашей уникальной рубрики.
Сегодня мы до мельчайших подробностей препарируем легендарную раскладушку Motorola StarTAC, чтобы понять, как проектировались мобильные устройства эпохи девяностых.
Предисловие
Признаюсь, я питаю особые чувства к технике Motorola. Это неоднозначные эмоции: какие-то аспекты их инженерии я искренне обожаю, другие — вызывают недоумение. Однако неоспорим тот факт, что до прихода Lenovo устройства этого бренда обладали неповторимой индивидуальностью как в плане инженерных решений, так и в пользовательском опыте.
Полгода назад я публиковал материал об истории модификаций легендарной Motorola E398. Мы детально препарировали платформу Neptune-LTE, базирующуюся на ядре ARM7TDMI и DSP S-Onyx, а также проследили эволюционный путь телефонов Motorola после середины 90-х. За свою историю компания сменила настоящий «зоопарк» аппаратных платформ: от собственных процессоров m68k в первых GSM-устройствах и RISC-архитектуры M-Core в CDMA-моделях до чипсетов Texas Instruments и фирменной платформы Neptune, вплоть до перехода на архитектуру ARM11 в смартфонах на базе Linux.
В этот раз мы сфокусируемся на устройстве семейства m68k — культовой раскладушке StarTAC 70 выпуска 1997 года. Обширный сервис-мануал с комментариями разработчиков позволяет нам досконально изучить аппаратную реализацию и схемотехнику этого девайса. Выражаю огромную благодарность читателю Александру с SE7ENа, который предоставил этот аппарат специально для статьи!
Внешний осмотр
Инженерная самобытность проявляется уже в экстерьере. StarTAC стал пионером формата «раскладушка», и по сравнению с современными девайсами здесь сразу бросаются в глаза два необычных решения:
Во-первых, использование литиевого источника питания вместо распространенных тогда Ni-Cd аккумуляторов позволило многим экземплярам StarTAC дожить до наших дней с «родными» батареями. Существовала линейка АКБ: от компактных 350 мАч до массивных 900 мАч. Поскольку аппарат в режиме ожидания потреблял около 250 мА, автономность оставляла желать лучшего, поэтому для увеличения времени работы была предусмотрена установка дополнительного модуля питания на заднюю панель.
Примечательно, что аккумулятор разместили в верхней части корпуса. Это помогло сбалансировать развесовку: крышка аппарата ощущалась более солидно, а нижняя база не перегружалась весом источника питания.
Нижняя часть отведена под полноценный слот для SIM-карт. Да, еще за десятилетие до Apple, Motorola внедрила сменный формат. Правда, стандартом того времени были карты полноразмерного формата (почти с банковскую карту), что диктовало габариты корпуса в целом.
Снизу также разместился интерфейсный разъем для связи с компьютером, который инженеры в документации иронично окрестили «Butt plug» — утонченный юмор девяностых.
Однако самое любопытное — это расположение дисплея. В отличие от современных раскладушек, экран у StarTAC установлен в базовом блоке, рядом с клавиатурой. Такое решение значительно повышает надежность: гибкий шлейф меньше подвержен износу, а в случае его повреждения аппарат сохраняет работоспособность. Ремонтопригодность также на высоте — шлейф легко восстанавливается обычными перемычками.
Спустя годы аппарат сохранил способность включаться, хотя сеть ловить отказывается — даже при наличии активных 2G-вышек в регионе.
Пора заглянуть внутрь этого исторического артефакта.
Изучаем
Процесс разборки тривиален: пара винтов сверху, извлечение антенны — и корпус раскрывается. Внутри нас ждут плотно уложенные компоненты, экранированные защитными кожухами, тот самый сим-лоток и шлейф для подключения доп-питания.
Схема подтверждает инженерную смекалку Motorola: контроллер питания GCAP спроектирован с учетом работы двух аккумуляторов. Он умел не только независимо управлять зарядом каждого, но и мониторить параметры через встроенный датчик Fuel gauge, а BMS аккумуляторов поддерживала протокол 1-Wire для идентификации — прогрессивно для того времени.
Сняв защитные экраны, обнаруживаем дисплейный модуль, произведенный Samsung — уже тогда компания была титаном в области производства компонентов. Матрица типа STN (4×15 символов) приклеена к плате токопроводящим клеем, что вызывает вопросы о долговечности контакта спустя четверть века.
Под фольгированным экраном основной платы скрывается «сердце» телефона — процессор под кодовым именем Pollux. Это легендарный m68k, знакомый пользователям Amiga, Macintosh и Palm. Конкретно здесь работает версия на 13 МГц с интегрированным UART, SPI, таймерами и поддержкой внешней 16-битной шины типа 8080. Рядом расположились 8 КБ EEPROM для хранения настроек (IMEI, блокировки) и 1 МБ EPROM с прошивкой (которая требует 12В для записи, что исключает прошивку «в домашних условиях» без программатора вроде TL866). Оперативной памяти SRAM от Mitsubishi всего 128 КБ — скромно даже по меркам того времени.
Чип TC682EQA — это преобразователь, генерирующий необходимое напряжение -10В для подсветки и работы дисплея. Если экран StarTAC «молчит», стоит начать проверку именно с него.
Чип SCS138EC10 выступает в роли «южного моста»: контроллер клавиатуры, АЦП/ЦАП, управление питанием и SIM-картой — всё завязано на него. Отдельный DSP от Lucent занимается обработкой радиосигнала и кодированием звука, обеспечивая высокоуровневый интерфейс взаимодействия с основным процессором.
Радиочасть также выполнена с разделением задач, где модемная часть и RF-фронтэнд (GIFSyn) действуют в связке, модулируя и преобразуя сигналы. Интересно, что уже тогда Motorola допускала использование компонентов от разных поставщиков (Siemens, Alpha) в составе одного устройства, обеспечивая гибкость производства.
Заключение
Такой вот была легендарная Motorola StarTAC изнутри. Менее чем за год после выхода StarTAC индустрия совершила рывок от громоздкой многочиповой компоновки к высокой степени интеграции, где значительная часть RF-блока умещалась в одну микросхему. Пройдут годы, прежде чем вся функциональность телефона будет упакована в один единственный кремниевый кристалл.
Надеюсь, это ретро-погружение было для вас увлекательным. Подписывайтесь на блог, чтобы не пропускать свежие разборы! А если вам интересна тематика моддинга и восстановления старой электроники, заглядывайте в мой Telegram-канал «Клуб фанатов балдежа», где я делюсь бэкстейджами и планами. Видеоверсии и альтернативный контент доступны на моем YouTube-канале.
Для поддержки творчества используйте Boosty. Если у вас пылятся старые гаджеты, которые вы готовы подарить для будущих обзоров — пишите в Telegram. Меня интересует всё: от ретро-консолей и КПК до старых ноутбуков. Кто знает, может, в следующий раз мы вскроем что-то из мира портативных ПК из 90-х? 🙂
Все устройства остаются в моей коллекции — я надеюсь однажды превратить это в полноценный интерактивный музей с QR-кодами, ведущими на эти статьи.
Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале ↩
