Я заметил что многим моим читателям интересны рассказы с анализом аппаратных платформ легендарных устройств. Однако иногда я встречал мнение, что простой разбор с описанием назначения, характеристик и принципов работы каждого чипа на плате — это слишком просто, и читатели хотели бы видеть полный разбор схемотехники отдельно взятого устройства. Что ж, я тоже думаю, что статья такого формата может быть очень интересной!
Недавно мне подарили Nokia 225 с диагнозом «не включается и сильно греется в районе аккумулятора». Взяв в зубы мультиметр и схему, я решил отремонтировать сей прекрасный девайс...
❯ Предисловие
Компонентный ремонт кнопочных телефонов — занятие веселое, увлекательное и имеющее очень богатую историю. Во все времена мастера адаптировались ко всё новым и новым особенностям конструктива устройств: сначала учились паять QFP/QFN-микросхемы в StarTAC'ах, затем перекатывать первые чипсеты Texas Instruments с BGA-корпусом в Sony CMD-серии, а ещё чуть позже — восстанавливать оторванные пятаки на Siemens'ах, сгнившие дорожки в утопленных Nokia'х, и даже ремонтировать поврежденные шлейфы в Samsung'ах.
Постоянной проблемой была острая нехватка сервисной документации на устройства. Без схемы максимум, что можно было сделать — это катнуть или заменить процессор/память/КП, а также провести базовую диагностику уровня проверки на пробитый диод или конденсатор в КЗ, либо же попытаться сравнить поведение с рабочей платой на той же платформе. И поскольку в ремонт обычно приходили типовые устройства, многие мастера писали так называемые «солюшки» — небольшие заметки с описанием типовой неисправности и её быстрого ремонта. Я слышал байки о том, что в начале нулевых такие солюшки можно было купить чуть ли не в виде печатных талмудов и решения в них собирали всем миром!
Однако на помощь приходили ребята из авторизованных (т.е официальных) сервисных центров. У них всегда была вся необходимая документация на устройства и они частенько делились схемами и сервис-мануалами на самые свежие модели телефонов абсолютно бесплатно. При этом, уже в 2007'ом, схему на условную Nokia или Siemens достать было вообще не проблемой, в то время как на какой-нибудь Alcatel или Sagem — практически невозможно. Самыми ценными были сервис-мануалы на телефоны LG, поскольку в них очень подробно рассказывались принципы работы как телефонов в целом, так и описание конкретной аппаратной платформы с возможными неисправностями и способами диагностики от самих инженеров, спроектировавших устройство, а самые бесполезные мануалы были у HTC — в них описывался только процесс разборки:
Но если с аппаратным ремонтом всё было более-менее понятно, то с программным был настоящий балаган. Из-за обилия самых разных платформ, некоторые продвинутые мастера-инженеры реверсили официальный софт для прошивки устройств, анализировали дампы и разрабатывали свои собственные «боксы» (чаще всего это USB-UART преобразователь с смарт-картой), которые позволяли не только прошить окирпиченный телефон, но и прописать IMEI, восстановить сертификаты, разблокировать загрузчик и даже сбросить код блокировки. Самым известным программатором был UFS HWK от дядьки Saras, а софтом для работы с телефонами Nokia — Infinity BEST
Пожалуй самое забавное то, что за все эти годы процесс ремонта телефонов не особо и поменялся. Что 20 лет назад в смартфонах Nokia нужно было ставить пару процессор-контроллер питания (в КП была OTP-зона с IMEI) вместе, что сейчас необходимо менять процессор-флэш в паре из-за привязки к RPMB, из-за чего рабочий процессор отправляется в мусорку. Что 15 лет назад при повреждении RPL Nokia превращалась в кирпич, что сейчас EFS в Samsung'ах не всегда возможно восстановить. Что тогда были повально заблокированные загрузчики и отсутствие возможности прошивки в X-Gold'ах, что сейчас Samsung убирает режим Odin на своих новых смартфонах... История делает второй круг?
❯ Анализ
Вдохновившись этим фактом, я решил написать статью с полным анализом схемотехники отдельно взятого устройства, коим и выступит Nokia 225. Анализировать мы с вами будем как на примере принципиальной схемы, так и платы физического устройства.
Итак, начнём пожалуй с базовой платформы: 225'ый, как и некоторые другие телефоны Nokia после поглощения Microsoft'ом, построен на базе аппаратной платформы MediaTek MT6260 в паре с программной платформой S30+. Переход на MTK'шные платформы был весьма неожиданным, поскольку ранее Nokia обычно избегала китайские решения, предположительно из-за того, что их Baseband-часть была намертво связана с MMI и возможности портирования S40 там не было.
В отличии от прошлых S40-телефонов, MT6260 отличался очень высокой степенью интеграции. В одном крошечном чипе было всё:
Основное вычислительное ядро ARM7EJ-S, работающее на частоте ~360МГц, в паре с DSP-сопроцессором, который выполняет функции низкоуровневой обработки GSM-пакетов и кодирования/декодирования голоса. Вместе они формируют так называемую MCU-подсистему.
8 мегабайт оперативной памяти типа PSRAM. Пожалуй, это было самое гениальное решение инженеров MediaTek: во первых, отдельные чипы SDRAM стоят дороже, интеграция ОЗУ в один кристалл с чипсетом позволила заметно удешевить телефон. Во вторых, MT6260 в своё время активно использовали в смарт-часах, а родственный MT6261 — в GSM-модулях от SIMCom, поэтому общая компактность аппаратной платформы играла не последнюю роль.
Контроллер XIP SPI-Flash памяти. Да, как бы это парадоксально не звучало, MediaTek решили отказаться от классической NOR, NAND и даже MMC памяти в пользу дешёвых SPI-флэшек 25'ой серии. NOR в те годы уже терял актуальность из-за дороговизны и громоздкости, обычные NAND'ы были слишком большого объёма и требовали замудрёный контроллер, поэтому реализация XIP-блока для SPI-флэшек была самым логичным шагом. Но был и нюанс: 25'ые флэшки действительно выгодно использовать только если они объёмом до 16МБ, в то время как базовая MediaTek'овская прошивка весила около 32МБ. Тут инженерам пришлось пойти на ухищрения: запаковать прошивку используя LZMA и разжимать части прошивки на лету по необходимости, без копирования в RAM. Сам процесс очень похож на ZRAM и использует трюки как с MMU, так и скорее всего с XIP-контроллером.
Кстати, это одна из причин, почему у современных кнопочников нет своей собственной пользовательской памяти.Контроллер питания, который состоит из 14 LDO, формирующих основные шины питания, чарджера литиевых аккумуляторов, Watchdog'а для мониторинга состояния процессора, а также логики для обработки кнопки питания и подключения внешних источников питания. Интересно и то, что в 6260 также встроен драйвер подсветки дисплея и усилитель звука. Полноценный КП в одном кристалле с процессором встречается нечасто, на ум приходят только чипсеты от Unisoc (Spreadtrum и Coolsand/RDA).
Встроенный RF-фронтэнд, который представляет из себя тот самый чёрный ящик, в котором происходят все тайные операции над GSM-пакетами. Если без шуток, то в задачи фронтэнда входит преобразование цифровых датаграмм, которые выдаёт DSP, в аналоговые волны и передача их в эфир через усилитель, а также обратное преобразование аналоговых волн из эфира в цифровые датаграммы, которые затем обработает DSP.
ЦАП, АЦП, контроллеры SPI, I2C, SDIO, 2 UART, MMC, USB.
Bluetooth-радиомодуль. Ну, тут всё более чем понятно. Также здесь есть FM-приёмник.
И всё это в чипе размерами в 8.6x9.6мм (менее 1 сантиметра!) с 199 шариками размером в 0.3мм каждый!
И это было невероятно круто с инженерной точки зрения: практически весь телефон в одном крошечном чипе! Благодаря такой степени интеграции, вся плата телефона выглядела вот так:
Начнём мы с вами с питальников: на куске схемы ниже можно увидеть разводку основного домена питания — VBAT, то есть аккумулятора. Пины VBAT_DIGITAL, VBAT_VA, VBAT_RF и VBAT_SPK являются входами LDO, которые формируют основные шины питания:
Цифровая формирует питание ядра, памяти и основных периферийных блоков телефона. Как можно заметить на схеме ниже, из чипсета выходят дополнительные линии питания, которые можно использовать для внешней периферии: VIO28 — 2.8В, используется для питания контроллера дисплея, VIO18 — 1.8В, опорное напряжение для всей цифровой логики, а также VIO33 — используется для питания MicroSD-флэшек, но потенциально можно использовать и для своих нужд.
Аналоговая формирует питание драйвера подсветки дисплея, RF-фронтэнда, а также, по непонятным причинам, модуля камеры.
А VBAT_SPK отвечает за питание усилителя звука на внешний спикер.
Для работы от АКБ, телефонам Nokia иногда требуется дополнительный пин — BSI, который отвечает за определение идентификатора установленного аккумулятора. В разные годы отсутствие BSI вызывало разное поведение: в некоторых случаях телефон включался и работал как ни в чем не бывало, в некоторых падал в Local mode, а в отдельных вообще никак не реагировал на кнопку включения. В данном случае, BSI идёт на пин внешнего прерывания.
Чуть ниже мы видим схему зарядки литиевых аккумуляторов, построенную по классическому принципу CC/CV. Основной вход зарядки — линия VBUS, то есть 5В от разъёма USB. От разъёма, VBUS разведен к CHR_LDO — входу LDO, который предположительно отвечает за зарядку аккумулятора в режиме Precharge.
Логика работы чарджера простая и очевидная:
Чарджер ждёт подключения зарядного устройства к VBUS и появлению напряжения на пине ISENSE. Если VBUS > 5v && VBUS < 7v, то чарджер разрешает процесс зарядки. При этом на VBUS может оказаться до 30В в случае скачка напряжения, в таком случае КП скорее всего выживает.
Если аккумулятор находится в глубоком разряде, т.е его напряжение ниже 3В, то чарджер входит в т.н режим Precharge: выходной ток выставляется на минимальный уровень (что-то вроде 50-100мА), напряжение остаётся константным — ~2.8В, и далее контроллер зарядки мониторит, пока напряжение на аккумуляторе не поднимется выше ~3.4В, после чего переходит в обычный режим. Сделано это для того, чтобы не шокировать высаженные аккумуляторы: резкое расталкивание может привести к химическим реакциям внутри АКБ, нагреву и деградации.
Далее чарджер работает по классической концепции CC/CV: с помощью ADC он мониторит текущий уровень заряда аккумулятора (3.4В — 0%, 4.2В — 100%), до ~4.1В аккумулятор заряжается током ~0.5А (ток обычно задается драйвером с помощью специального регистра в КП), затем чарджер переключается на «дозарядку» константным напряжением 4.2В при малом токе и при достижении 4.2В полностью отключает зарядку. Когда напряжение снова падает ниже 4.1В — начинается этап CV.
Иногда в зарядке принимает участие NTC-термистор расположенный в аккумуляторе или на плате самого телефона. Его показания считывает либо сам КП, либо отдельный ADC, и относительно текущей температуры, драйвер КП или сам чарджер могут запретить зарядку, показав соответствующее уведомление. Если BTEMP отлетал или до КП был обрыв, то на ранних телефонах Nokia можно было увидеть «не заряжается».
Также можно заметить разводку диф. пары USB — линий D+ и D-. Как и во многих других устройствах, они идут через специальный EMIF-фильтр, защищающий линии от пробоя статикой.
Ещё чуть ниже можно найти те самые выходы LDO, из которых можно достать необходимые шины питания при диагностике или моддинге телефона. Тут они выведены только для Decoupling'а.
Далее мы видим опорный 26МГц кварц, предназначенный для RF-части и выполняющий роль DCXO. Опорный клок ~10МГц для PLL'ок, а также 32КГц для RTC, чипсет формирует для себя сам :)
Немного ниже мы можем увидеть ту самую SPI-флэшку W25Q128 объёмом в 16МБ, подключенную в однобитном режиме. Такие же можно найти везде: в телевизорах (используются для хранения первичного загрузчика), ноутбуках (BIOS/UEFI) и многих других устройствах. Теоретически это означает то, что на таком телефоне можно проапгрейдить объём встроенной памяти, на практике же возникнут проблемы с модификацией таблицы разделов и CID-флэшки (да, даже в кнопочных телефонах есть привязка к модели флэшки!):
Еще чуть ниже можно найти разводку MicroSD-флэшки, а также двух сим-карт и три тестпоинта: UART и KCOL0. Замыкание KCOL0 на массу заставляет BootROM перейти в режим прошивки, как и в современных смартфонах на чипах MediaTek.
Далее мы видим разводку антенны Bluetooth, выход с драйвера подсветки клавиатуры KPLED, а также разводку для коннектора клавиатуры. Клавиатура здесь выполнена по классическому матричному принципу 5x4, без внешних фильтров. Концепция простая: при опросе кнопок, драйвер клавиатуры подаёт на каждую строку (KROW) напряжение VIO. При нажатии кнопки соответствующей столбцу, KCOL замыкается на VIO, благодаря чему драйвер понимает какая кнопка была нажата в опрашиваемом ряду. Соответственно изначально каждый KCOL подтянут к земле, поэтому если на всех пинах ноль — ни одна из кнопок не нажата. Сигнал ISINK0 является фидбеком к драйверу LED.
Следующим делом мы видим разводку дисплейного модуля. Матрица здесь подключена посредством 8-битной параллельной шины 8080, где D0-D7 — биты, RD/WR — стробы чтения/записи, а D/C — пин, выбирающий регистр, куда пишется передаваемый байт. Протокол для общения с дисплеем стандартизирован и называется MIPI DBI, а при желании эту матрицу можно использовать в своих DIY-проектах. Также присутствует сигнальный пин LPTE, известный как VSYNC — здесь его дергает не видеоконтроллер в чипсете, а сама матрица во избежание модификации VRAM во время перерисовки экрана. Нужен он для предотвращения разрыва изображения при частоте обновления >60 FPS.
Чуть ниже мы видим разводку камеры. Модуль подключен посредством стандартизированного интерфейса MIPI CSI. В целом, он немного схож с DBI, но имеет больше сигнальных линий для синхронизации.
Далее мы наконец-то переходим к RF-части, которая здесь совсем уж простая и «бедная». Из RF-фронтэнда в чипсете выходят линии TXO_HB и TXO_LB, которые представляют из себя сформированный сигнал для разных частот (GSM1900 — HB, GSM800 — LB), который затем отправляется в эфир. Линии RX_HB и RX_LB выполняют ту же функцию, но на приём, сигнал BANDSW переключает используемый набор частот, в то время как как TXEN разрешает передачу данных, а VRAMP служит для корректирования питания усилителя (тут я не совсем хорошо понимаю принцип работы из-за недостатка документации на RF-часть платформы).
Чуть ниже можно увидеть разводку 3.5мм разъёма для наушников, спикер и микрофон.
И... это всё! Да, это вся схема телефона, описанная буквально за 5 минут в рамках небольшой статьи. С таким уровнем интеграции, свой собственный телефон сможет развести даже школьник с ардуиной, не говоря уже о крутых инженерах. И именно поэтому на рынок выходят десятки одинаковых моделей кнопочных телефонов каждый год...
В 2026 году, пальму первенства на рынке кнопочников занимает Unisoc. Её легендарные чипсеты SC6531 даже спустя 13 лет после выхода продолжают использоваться в подавляющем большинстве кнопочных телефонов телефонов на рынке. А поскольку для Unisoc это важное направление, в 2019 году она выпустила чипсет Tiger T117 с поддержкой 4G, мощным ядром Cortex-A7 и аж 64 мегабайтами оперативной памяти... Жаль только вот документации нет :(
❯ Заключение
Вот такой разбор схемотехники отдельно взятого устройства у нас с вами сегодня получился. Как мы видим на практике — благодаря высокому уровню интеграции, даже DIY'щик-ардуинщик без профильного образования может спроектировать свой телефон. И самое интересное то, что концептуально даже LTE-кнопочник 2025 года не особо отличается от схожего кнопочника образца 2001 года...
Ну а я надеюсь, что вам было интересно. Подписывайтесь на блог, чтобы не пропускать новые статьи каждую неделю! 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.
У меня также есть Boosty, а если вы хотите что-нибудь подарить из железа и увидеть о них статью — пишите мне в Telegram. Интересны разные гаджеты: игровые консоли, смартфоны/телефоны, коммуникаторы/КПК, ретро ПК железо и всякое такое. Если девайс интересный, то я порой могу и недели потратить на восстановление его платы. Всем большое спасибо!
Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале ↩
