GC150ATA

descrição geral

Display VGA SYS-GC150ATA

É um painel LCD comum. Meu interesse nele está em reprogramar o firmware pra fazer coisas inusitadas. Como ele tem um sistema de OSD (On-Screen Display), podemos fazer animações por cima do vídeo que estiver vindo pelo conector VGA. Dá também pra fazer isso de forma interativa, já que o display tem 4 botões (além do liga-desliga) na parte da frente.

• Esquemático
• Manual de serviço

Principais componentes

CPU

MYSON mtv312mv64 - variante de 8051

Datasheet em: http://www.telemaster.ru/minitv/pdf/MTV312MV64.pdf

chip de vídeo

Controlador GENESIS gmZAN1

Datasheet em: http://www.datasheetarchive.com/dlmain/Datasheets-312/182051.pdf

EPROM

Memória EPROM serial (I2C) ATMEL 24C21

Datasheet em: http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/2/4/C/2/24C21.shtml

Estratégias de Engenharia Reversa

Dump de fw

Via Soquete PLCC

Desoldar o chip, conectá-lo a um conversor PLCC→DIP e utilizar o TL866CS para fazer o dump.

CONTRAS: Procedimento invasivo. Ter que soldar um soquete no lugar, e depois ter que remover/reinserir toda vez que for atualizar o firmware. Pode danificar o componente pelo esforço mecânico.

Via I2C

A placa mãe tem um conector de 4 vias com a label P303. Foi a primeira coisa que me saltou aos olhos quando abri o equipamento pois era o único conector da placa que não tinha cabo nenhum conectado. Portanto estava bem claro pra mim que deve se tratar de uma interface de programação do dispositivo que é usada na fábrica pra gravar o firmware inicial.

Os sinais desse conector são:

• VCC (5V)
• SCL
• SDA
• GND

As duas vias do barramento I²C estão ligadas aos pinos HSCL e HSDA do 8051.

O datasheet descreve o procedimento para apagar a memória flash por meio da interface I²C, mas imagino que dê também pra fazer o dump. Um dos comandos se chama "data read" e aparentemente é usado para verificação de uma gravação.

O datasheet diz também que o slave address da interface I²C é especificado pelo firmware por meio de uma escrita ao SFR (special function register) ISPSLV (In-System Programming Slave Address)

<quote> After Power On/Reset, The MTV312M runs the original Program Code. Once the S/W detects an ISP request (by key or IIC), S/W can accept the request following the steps below:

1. Clear watchdog to prevent reset during ISP period.
2. Disable all interrupt to prevent CPU wake-up.
3. Write IIC address of ISP slave to ISPSLV for communication.
4. Write 93h to ISP enable register (ISPEN) to enable ISP.
5. Enter 8051 idle mode.

</quote>

Como não temos acesso ao firmware (ainda) não temos como saber qual é o endereço usado. Então resolvi tentar todos! De acordo com a descrição do protocolo de programação da Flash, são 6 bits de endereços possíveis (apesar de I²C permitir 7 bits, um deles - o menos significativo - é usado pra indicar se é acesso de comando ou acesso de dado).

Usando a porta VGA

Isso é genial! http://www.instructables.com/file/FZTD0AYFFAOSLO5

Tentei fazer, mas ainda não rolou. :-P

O conector VGA contém uma interface I²C (chamada DDC - Display Data Channel) que é usada para que o monitor informe ao PC suas características como resolução, profundidade de cores, etc. E também permite setar a intensidade de brilho, ajuste de componentes de cor, etc...

Aí a gente pode simplesmente escrever código C que manipula de forma arbitrária essa "porta" I²C pra controlar o que a gente quiser. O adaptador é super simples. É só um conector VGA com os 4 fios que nos interessam (GND, VCC, SDA e SCL).

Inicialmente não consegui baixar o código do cara, por que o site dele estava extremamente lerdo. Então copiei uns trechos do source do ddccontrol-0.4.2 e adaptei para o meu propósito, implementando um algoritmo de dump com base na descrição do datasheet e usando a porta VGA do meu notebook como bridge i2c.

Depois de fazer modprobe i2c-dev e modprobe i915, o comando i2cdetect -l me listou várias interfaces /dev/i2c-0 até /dev/i2c-6.

Fiquei na dúvida de qual era a correta mas a minha intuição apontava para a /dev/i2c-1 (descrita como "i915 gmbus vga") e para a /dev/i2c-6 (descrita como "DPDDC-B") Então fiquei rodando meu código alternando entre essas duas opções pra ver no que dava.

No dia seguinte consegui baixar o código do site do cara, mas ainda não tive tempo de testá-lo.

Para tirar a dúvida sobre qual o /dev correto, dei uma olhada no código do driver da placa Intel i915 no kernel Linux e vi que o nome "gmbus vga" corresponde ao GPIOA que é usado para controlar o DDC, então o /dev correto é mesmo o /dev/i2c-1 no meu laptop.

Usando o USBTinyISP

https://learn.adafruit.com/usbtinyisp/

Pensei na possibilidade de modificar o dispositivo para se comunicar por I²C também. Ele é originalmente projetado pra falar SPI (Serial Peripheral Interface).

Cheguei a montar um e compilei o firmware a partir do source, mas quando gravei ele no attiny2313, não funcionou. Quando gravei de volta a imagem de fw pré-compilada disponivel pra download no site, voltou a funcionar. Talvez a versão do compilador avr-gcc que estou usando não esteja a ideal para geração de código que caiba na flash pequena desse dispositivo.

<quote> You must use avr-gcc v3.4.6 and avr-libc v1.4.4 as part of Winavr-20060421 to compile the firmware. Please do not post to the forums asking for help on how to compile or burn the firmware. </quote>

Achei meio esquisito... Meu avr-gcc 4.5.3 é mais recente que isso (e obviamente eu não uso Windows) mas é isso que eles indicam no site.

Usando o BusPirate

http://dangerousprototypes.com/docs/Bus_Pirate

Inicialmente eu não usei o BusPirate por que eu não sabia onde ele estava. Ficou "perdido" em alguma gaveta no Garoa durante 2 anos e em 11/julho/2014 o DQ, ao ver minhas mensagens na lista de emails do Garoa, lembrou onde estava e me avisou.

O legal do BusPirate é que dá pra fazer uns scripts pra automatizar o sniffer... Além disso ele já tem uns scripts prontos para, por exemplo, escanear e detectar os endereços dos dispositivos i2c que estiverem conectados ao barramento. Isso provavelmente será útil dado que o manual de serviço do monitor não informa qual é o endereço utilizado para update de firmware.

O BusPirate também permite selecionar o clock do protocolo i2c. Dado que odatasheet do 8051 em uso nesse monitor indica que para o protocolo de carga de firmware é usado "IIC Bus clock rates up to 140KHz", a opção de i2c em 100KHz do BusPirate deve dar conta de estabelecer a comunicação.

Documentarei aqui os resultados assim que eu fizer o teste.

Usando algum outro bridge USB->I2C

Preciso comprar algum desses pra tentar.

Teorias

Aqui eu listo algumas teorias que tenho para tentar explicar por que não está funcionando ainda a tentativa de se fazer dump do firmware via I²C.

detalhes do I²C

Talvez a frequencia do clock (SCL) gerado pela placa de vídeo Intel i915 esteja fora da faixa de frequencias de clock suportadas pela interface de atualização de firmware do 8051. <quote>"IIC Bus clock rates up to 140KHz"</quote>

Talvez haja alguma leve divergência entre as implementações do protocolo da placa VGA e do 8051. Talvez tenha a ver com bits de acknownledge ou condições de Start/Restart ou alguma nuance na temporização dos sinais. Nesses momentos eu queria muito ter em mãos um analisador lógico pra de fato ver o que se passa no barramento I²C durante a execução desses testes.

interface desabilitada ?

Talvez o fabricante tenha usado a interface de update de firmware via i2c apenas durante a etapa de desenvolvimento do produto, mas tenha a desabilitado após colocar o produto no mercado. Se for isso mesmo, a única forma de modificar o firmware seria desolvando o chip e usando um gravador convencional, como o TL866.

detecção de ISP

O datasheet menciona que o fw detecta uma requisição de ISP (In-System Programming) e coloca o 8051 em modo idle (após preparar o terreno para uma atualização de firmware).

<quote> Once the S/W detects an ISP request (by key or IIC), S/W can accept the request </quote>

Como ocorre essa detecção? O datasheet fala de detecção por meio de "key or IIC".

Isso nos faz acreditar que pode haver algum combo mágico de teclas que o usuário pode fazer que indique para o 8051 que o dispositivo irá receber uma atualização. Tentei várias combinações, mas não obtive resultado satisfatório. Apenas encontrei uma tela secreta no OSD ao ligar o monitor com todos os 4 botões pressionados. Mas mesmo assim, continuei não conseguindo nenhum resultado pela interface i2c. Além disso, o manual de serviço deveria mencionar esses combos mágicos, mas nada consta...

Quando o datasheet do 8051 fala que o sw pode detectar uma requisição de ISP por meio de IIC (i²c), talvez isso signifique que algum comando mágico enviado pela i²c habilita a interface de update de fw. Mas isso também é algo que deveria constar ou no datasheet do microcontrolador, ou no service manual. Mas se for o caso, guardaram como segredo pra ser usado só na fábrica. Ter acesso a algum software de manutenção do monitor seria útil para desvendar essas coisas.

Talvez seja só um dos comandos do protocolo que habilite a interface. Mas fiquei com medo de testar com o comando "Program" por receio de que isso pudesse acadar apagando a flash toda durante o teste... Por outro lado, talvez Command=Program seguido por Data Read resulte em leituras corretas do fw interno, sem apagá-lo no processo (supondo que só apague quando se envia um Data Write)...

E se for direto na porta VGA ?

<quote> Only one two-pin IIC bus (shared with DDC2) is needed for ISP in user/factory mode. </quote>

O fato dessa frase no datasheet mencionar que o ISP compartilha o barramento I²C do DDC2, levanta a questão. Será que a programação do firmware pode ser feita direto pelo cabo VGA, em vez de ser por meio do conector interno P303 ?