شارة PCB ، التي لن تكون ، أو كيفية التغلب على كل شيء وخسارة في النهاية

مرحبا يا هابر! نحن نعيش في وقت مثير للاهتمام: dipheyks ، الحروب التجارية ، الألعاب السياسية ، Greta Tunberg ، وإذا كان هذا لا يبدو كافياً بالنسبة لك ، فقم بالتسجيل للحصول على حداثة - عدوى الفيروس التاجي COVID-19.

أثر انتشار الفيروس التاجي أيضًا على مؤتمر OFFZONE 2020 حول الأمن السيبراني العملي . كان لا بد من تأجيلها حتى أوقات أفضل.

لسوء الحظ ، هذا يعني أن شارة Textolite التي نطورها منذ ديسمبر لن تحدث في شكلها الحالي. هذه المقالة هي نوع من مرثية لمفهومه. تحت الخفض ، نقول كيف قاتلنا من أجل بيئة العمل ، والمكونات الملغومة ذات الحدود المغلقة ، وكشف سحر DIY ضد النقص وما هي الظروف التي كانت أقوى منا.




المفهوم: الشارة السرية الرئيسية


  , OFFZONE 2020. ,  :


  • PCB     ,
  • OFFCOIN-,
  •  DIY- ,
  •   Shitty Add-on’.

لكن هذه ليست كل الأسرار! فكرنا في الشارة الرئيسية عندما علمنا أن الجولة النهائية من مسابقة الأمن السيبراني العملية CTFZone ستعقد كجزء من مؤتمر OFFZONE 2020. سيتابع الكثيرون هذه البطولة: فوز في CTFZone يحدد من سيذهب إلى DEFCON CTF ويقاتل ضد أقوى الفرق في العالم.

"ودعونا ننقل الحالة الراهنة على CTF إلى كل زائر للمؤتمر!" - اقترح فريق مطوري الشارات. "لم يفعل أحد ذلك بعد."

في مسابقة CTF تشارك 10 فرق. باستمرار يهاجم شخص ما شخص ما ، شخص يدافع عن نفسه ، شخص ينتظر لحظة مناسبة. إذا قامت جميع الفرق باختيار RGB-LED واحد على اللوحة ، فيمكن التعبير عن كل تفاعل من هذا القبيل بما يعادل اللون. سينتج عن هذا نظام 10 مصابيح LED RGB ، تحدد حالتها بشكل فريد المحاذاة الحالية للقوى على CTF.

جاءت الفكرة للجميع ، وبدأنا العمل.




النموذج الأولي: من التخطيط إلى نموذج العمل


بعد مرحلة قصيرة من هندسة السباغيتي (النماذج الأولية على التصحيح) لمدة عشرة أيام ، تحولت الشارة إلى النموذج الأولي الأول على القماش.

خلال النموذج الأولي نشأت الفكرة لتكملة الشارة مع إمكانية التخصيص باستخدام موصل Shitty Add-on Connector والوظائف الإضافية محلية الصنع. جميع المشاركين في المؤتمر سيذهبون بشارات فريدة وجميلة!

بالنسبة للمهتمين ، سنصف القاعدة المكونة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.


  • قلب الشارة رقيق إلى حد ما ، ولكن تم اختباره MK STM32F070R6P6 (ARM Cortex-M0 48 MHz ، 32 KB Flash ، 6 KB SRAM ، TSSOP20 package).
  • المسؤول عن الموسيقى الخفيفة هو دزينة من مصابيح RGB WS2812B LED.
  • تقبل وحدة الإرسال والاستقبال NRF24L01 الرسائل اللاسلكية.
  • بعض دوائر تزويد الطاقة ومجموعة من المكثفات المقاومة.
  • حسنًا ، حسب التقليد ، يتم تشغيل كل شيء بواسطة 4 بطاريات AAA.

كانت إمكانيات MK STM32 كافية لتنفيذ وظيفة محفظة OFFCOIN والتحكم في مؤشرات LED ومعالجة الرسائل اللاسلكية.



تحول النموذج الأولي إلى أكثر من العمل والفرح المستوحى في أرواحنا مع غمزات مبهجة لمصابيح LED. بجانب كل LED على PCB يوجد شعار فريق أعضاء CTF: LED يضيء باللون الأحمر - هذا الأمر يهاجم ، أخضر - يدافع ، أزرق - يختبئ ويستعد لشيء ما. كل هذا كان جاهزًا في بداية فبراير ...

... عندما اكتشفنا أنه بسبب إجراءات عدم الانتشار لـ COVID-19 ، لن يتمكن فريقان أجنبيان من القدوم إلينا.

حسنا ، غير سار ، ولكن ليس مخيفا. قررنا عدم تغيير تصميم الشارة النهائي ، ولكن لمنح الفرق الغائبة شبكة افتراضية خاصة وإمكانية المشاركة عن بُعد في CTF.


البرمجيات والتصميم الصناعي: دبابيس بوجو رائعة


على الرغم من الأخبار المقلقة ، بشكل عام ، ذهب العمل على الشارة وفقًا للخطة. حان الوقت لبدء كتابة البرامج وإنشاء البنية التحتية.

لن نتحدث بشكل خاص عن البرامج. ليس بسبب الغموض ، ولكن لأنه لا يوجد شيء مثير للاهتمام هناك. على الشارة ، يتم التحكم في برنامج تشغيل HAL بدون RTOS ، WS2812B بواسطة جهاز توقيت و PWM ، يتم تنفيذ محفظة OFFCOIN من خلال PKI ، وهو نوع من برنامج تشغيل NRF24. لاشيء هام. صدقني.

ولكن مع البنية التحتية ، نحن في حيرة من أمرنا.

المهمة 1: عمل محفظة ملائمة من الشارة. كانت أول مهمة كبيرة تحتاج إلى حل هي توفير إعادة شحن سريعة ومريحة لرصيد محفظتك OFFCOIN.

في OFFZONE 2019 ، كان نقل هوية محفظة OFFCOIN غير قابل للاتصال: استخدمنا مستقبل IR على القارئ ومرسل IR على الشارة. يعمل هذا النظام ، ولكن ببطء ، وفقط مع بطارية أو شارة USB وفقط إذا اختار المستخدم بشكل صحيح زاوية ميل الظهر ومقدار ثني الرقبة فيما يتعلق بجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء. السرعة والراحة - لم يكن هذا يتعلق بشارة العام الماضي.

هذا العام ، أكثر خطورة! أصبح نظام الدفع ملامساً ويمكنه أن يوفر القوة للشارة. أصبحت واجهة المحفظة الآن UART ، وتم تصميم الاتصال المادي نفسه بذكاء: الاتصال بين القارئ ولوحة الشارة هو دبابيس pogo.

دبابيس Pogo هي جهات اتصال مريحة محملة بنابض تستخدم عادة لإنشاء اتصال كهربائي مؤقت. على لوحة قارئ مصممة خصيصًا ، يتم تثبيت 4 جهات اتصال من هذا القبيل ، وعلى الشارة نفسها يتم صنع 4 منصات اتصال: TX و RX و 3V3 و GND. لذا الآن ، للاتصال بالقارئ ، يكفي وضع بطاقة الشارة على المسامير ووضعها في هذا الوضع لبعض الوقت.


قمنا أيضًا بإعادة شحن اثنين من المقالات الذكية حول التصميم الصناعي واخترعنا مسكننا الخاص للقارئ. ألقيت دقيقة التصميم الأولى على قطعة من الورق في وقت الغداء. التالي - نصف دزينة من التكرارات على طابعة ثلاثية الأبعاد ومادة لاصقة تذوب الساخنة ، في أفضل تقاليد النماذج.

هنا اضطررت إلى عذاب عادل مع اختيار حجم الفجوات وسمك الجدار في العلبة. لماذا ا؟ لأنه يجب نقل التصميم من الورقة على الفور إلى CAD والرسم البشري ، وليس منحوتًا أثناء الانتقال إلى Tinkercad. دفع حفرة واحدة ، ونسي آخر ... ولكن الآن لدينا جبل من النماذج والتصميم النهائي للحالة.

تحولت القضية مريحة للغاية. ليس عليك الآن أن تزعج القارئ: فأنت تضيف الشارة في العلبة ، فهي في حد ذاتها تركز على اللوحة حسب الحاجة ، وتحملها في حد ذاتها بشكل موثوق. هناك نوعان من محددات المقبض واللوحة التي تتبع محيط الجزء السفلي من اللوحة مسؤولة عن ذلك. وبفضل واجهة UART ، التي هي أكثر موثوقية وأسرع بكثير من IR ، تستغرق عملية تبادل بيانات المحفظة نفسها الآن جزءًا من الثانية.


الهدف 2: ضمان أقصى تغطية لـ NRF24. كان لدينا مخطط للأرضية وكانت هناك بيانات حول مدى كفاءة إرسال واستقبال NRF24 الداخلي. كان علينا أن نحسب أين وكيف نرسل أجهزة الإرسال حتى لا تكون هناك مناطق ميتة على أرض المؤتمر ، وبثت الشارات دائمًا أحدث المعلومات حول CTF.

اتضح أنه سهل. كجهاز إرسال ، اخترنا لوحة التوت الوحيدة PI ونفس NRF24. لكي لا ننتج عشرين من توت العليق بأسلاك اللوح و NRF ، صنعنا الدرع الخاص بنا. وهو مصمم لربط جميع أنواع وحدات NRF24 ولديه زوج من مصابيح LED للإشارة إلى حالة التوت. بقيت فقط على الفور للتحقق من منطقة تغطية المرسلات وتصحيح الحسابات إذا لزم الأمر.




شراء المكونات: ما يجب فعله عندما يسير كل شيء بشكل خاطئ


حتى هذه اللحظة ، كان إعداد الشارة سلسًا بشكل عام. تغير كل شيء عندما بدأنا في شراء المكونات وطلب إنتاج لوحات الدوائر.

المشكلة 1: فيروس كورونا في الصين. من تجربة العام السابق ، تذكرنا مدى أهمية الاتفاق المسبق مع الموردين والمصانع. اتفقنا.

ثم حدث شيء يعرفه الجميع. بسبب قيود التصدير ووقت التوقف عن الإنتاج في الصين ، اعتذر نصف موردي المكونات الإلكترونية وقاموا ببساطة بإشارة عاجزة دون إعطاء أي مواعيد نهائية. وجه النصف الثاني × 2— × 3 من وقت مناسب لنا.

نفس القصة مع إنتاج لوحات الدوائر: شهرين أو نحو ذلك على الإنتاج والتسليم. بالنظر إلى تثبيت OFFZONE 2020 ، لم يكن لدينا الوقت ...

بناء على نصيحة زملائنا المهندسين ، حاولنا الاتصال بمصنع واحد في لاتفيا من خلال وسطاء. لكنهم قالوا إن كلمة " لا" ("لا" باللغة اللاتفية) بمجرد أن اكتشفوا أننا بحاجة إلى إنتاج أكثر من 40 مترًا مربعًا من القماش الخشن .

كانت الغيوم تتجمع. ذهبت الأيام الثمينة في البحث عن مصنع من شأنه أن يجعلنا سلسلة من اللوحات ، للتواصل مع الموردين الذين قاموا بتغيير المواعيد النهائية باستمرار. نما احتمال الفشل.

في الجولة العشرين من استدعاء جميع المقاولين المحتملين ، على حساب المعاناة المعنوية والمعنوية الهائلة لموظفي BI.ZONE ، على حساب المهندسين الملتحين ، تمكنا من الاتفاق على إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة وتوريد جميع المكونات تقريبًا حتى نكون في الوقت المناسب لـ OFFZONE 2020. مرة أخرى ، ولكن في الوقت المناسب!

المشكلة 2: المراوغ NRF24L01.للأسف ، لم نكن محظوظين جدًا بشراء وحدات الراديو NRF24L01.

في البداية، أننا ألقينا إمكانية استخدام اثنين من وحدات مختلفة جبهة الخلاص الوطني مع هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور في المشروع PCB: على شكل عاملا القياسية وفي النسخة المدمجة NRF24L01 مصغرة .

ومع ذلك ، فإن الطرف المقابل ، الذي تولى التزامات التسليم ، اندمج في اللحظة الأخيرة. من أجل عدم كسر التثبيت ، كان من الضروري في غضون 5-6 أيام العثور على مورد جديد - أو الخروج بشيء آخر.

تتطلب الأوقات العصيبة اتخاذ تدابير يائسة. لم نجرؤ على الأمل فقط في نجاح عمليات البحث ، وفي الوقت نفسه استفدنا من الوصية الأولى لـ DIY-schika: هناك شيء مفقود - افعل ذلك بنفسك! حسنًا ، أو انسخ من الشخص الأكثر ذكاءً. في سياق NRF24 أذكى من مهندسي أشباه الموصلات في الشمال نفسه ، لا يكاد يوجد أحد. في ورقة البيانات على NRF24L01 وجدنا مثالًا على الدوائر الموصى بها و PCB.


تم العثور على نفس المثال بسهولة في شكل مشروع Altium PCB. قمنا بتغيير نوع الاتصال بسرعة من الرأس 2 × 4 2.54 مم إلى 8 فتحات نصف معدنية ممتلئة بواقع 1.27 مم. تم ترك المكونات والمضلعات والانتقالات والموصلات وما إلى ذلك دون تغيير صارم.

لذا ، بينما قطع بعض الزملاء الهواتف لموردي الإلكترونيات ، طلب آخرون في وضع القط المحرق إنتاج مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ومكونات لعشرات من الوحدات محلية الصنع. بعد ذلك بأيام قليلة ، جميعهم وضعوا أيديهم وتجمعوا. والمثير للدهشة ، أنها عملت كما ينبغي! أظهرت 3 من أصل 3 ألواح مجمعة نتائج ممتازة في اختبارات الاستقبال والإرسال.

من الواضح أن النتائج لم تكن أسوأ من نتائج المنتجات المشتراة. لم يكن دكتور ديو ينعم أنفه. وهذا حتى مع الأخذ في الاعتبار تبسيط معين للعملية التكنولوجية: باسم تسريع الإنتاج ، رفضنا الطلاء الموصى به للألواح مع تذهيب الانبعاثات.

على الرغم من أنني ما زلت أعذب مع تجميع الوحدات. لأسباب غير معروفة لنا ، لم يستخدم المهندسون النورديون فتحة في قناع اللوحة ، ولكن ثلاثة فتحات كجهة اتصال بلوحة الأرض (الحالة على رقاقة جهاز الإرسال والاستقبال QFN20). نعم ، وإلقاء نظرة على بصمة المسئولية: مكونات اللحام 0402 ، التي توجد منصات التماس الخاصة بها إلى الخلف دون وجود فجوة في قناع اللحام ، لا تزال ممتعة.


ومع ذلك ، لن يكون من الضروري بالنسبة لنا لحام مجموعة كبيرة ، ولكن آلات بلا روح في الإنتاج.

... إن لم يكن لظروف واحدة: في اللحظة الأخيرة كان هناك مورد من روسيا البيضاء ساعدنا في العدد المطلوب من الوحدات الصغيرة NRF24L01.


كل ذلك عبثا


يمكن للمهندس التعامل مع الكثير. حتى نقص المكونات الرئيسية ، كما اتضح ، لن يوقفه. ولكن عندما يصبح مفهوم المنتج نفسه لا معنى له ، ليس لدى المهندس خيار سوى البدء من نقطة الصفر.

بمشاهدة تطور انتشار COVID-19 ، اتخذنا قرارًا صعبًا: يحتاج OFFZONE 2020 إلى إعادة جدولة. لكن CTFZone ، باعتبارها المرحلة المؤهلة من DEFCON CTF ، لا يمكن تأجيلها (وسنجريها عبر الإنترنت في أواخر أبريل).

لسوء الحظ ، هذا يدفن فكرة الشارة التي تترجم تصرفات أوامر CTF.

لقد تم تصنيع القماش الخشن بالفعل ، ولدينا الآن 10000 مكون إلكتروني وغدة في أيدينا. في الطريق 1،000،000 أخرى ، للأسف ، لن يروا النور أبداً.


شيء ينتهي ، يبدأ شيء


ابتهج ليس أسلوبنا. تحول فريق تطوير الشارة بشكل كبير من الحرق إلى وضع التبريد ، ولكن فقط من أجل الحصول على قوى جديدة لتوليد أفكار شارات مجنونة لـ OFFZONE 2020 v2.0!

ماذا سيكون ، لم نقرر بعد. شيء واحد مؤكد: سنستمر في تطوير فكرة الموصل الغزر ومحاولة جعله تفاعليًا .

إذا كان لديك أي أفكار أو رغبات ، فشاركها - سنحاول معًا لإحضارها إلى الحياة. ترقبوا ولا تعطس!

مؤلفو النص: @ qwe_0 ، @ Capta1nYossarian

All Articles