PCB徽章,不是,还是如何克服一切并最终失去优势

哈Ha!我们生活在一个有趣的时期:迪菲克,贸易战,政治游戏,Greta Tunberg,如果这对您来说似乎还不够,那么请带上一个新颖的标志-冠状病毒感染COVID-19。

冠状病毒的传播也影响了我们关于实际网络安全的OFFZONE 2020会议它不得不推迟到更好的时候。

不幸的是,这意味着自12月以来我们一直在开发的textolite徽章将不会以其当前形式出现。本文是他的概念的墓志铭。在削减计划下,我们讲述了如何争取人体工程学,开采具有封闭边界的零部件,发现DIY应对短缺的魔力以及什么情况比我们更强大。




概念:主要秘密徽章


  , OFFZONE 2020. ,  :


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

但这不是全部的秘密!当我们了解到CTFZone实用网络安全竞赛的最后一轮将作为OFFZONE 2020会议的一部分举行时,我们考虑了主要徽章。许多人将跟随这场比赛:在CTFZone的胜利决定谁将参加DEFCON CTF并与世界上最强的队伍作战。

“然后让我们向CTF的每个访问者广播CTF的当前状况!” -徽章开发团队建议。 “还没有人这样做。”

参加CTF比赛的有10个团队。不断有人在攻击某人,有人在捍卫自己,有人在等待方便的时刻。如果所有团队都在板上选择一个RGB-LED,则每个此类交互都可以用等效的颜色表示。这将导致一个由10个RGB LED组成的系统,其状态唯一确定作用在CTF上的力的当前对齐方式。

这个想法传给了所有人,我们开始努力。




原型:从布局到工作模型


经过一小段的意大利面条工程(调试原型)十天后,徽章变成了第一个在软毡上的原型。

正是在原型制作过程中,出现了用Shitty附加连接器和自制附加件进行定制的可能性来补充徽章的想法会议的参加者都将拥有独特的徽章,美丽!

对于那些感兴趣的人,我们将描述我们PCB的组件基础。


  • 徽章的中心是一个相当薄但经过测试的MK STM32F070R6P6(ARM Cortex-M0 48 MHz,32 KB闪存,6 KB SRAM,TSSOP20封装)。
  • 十几个RGB WS2812B LED负责灯光音乐。
  • NRF24L01收发器模块接受无线电消息。
  • 一些电源电路和一组电阻电容。
  • 好吧,按照传统,一切都由4节AAA电池供电。

MK STM32的功能仅足以实现OFFCOIN钱包的功能,控制LED并处理无线电消息。



事实证明,该原型不仅仅是工作,而且通过欢快的LED闪烁激发了我们心灵的喜悦。CTF成员团队的徽标旁边是PCB上每个LED的徽标:LED点亮红色-此命令攻击,绿色-防御,蓝色-隐藏并准备就绪。所有这些工作在2月初就已经准备好了

……当我们发现由于COVID-19的防扩散措施时,有2个外国团队无法来找我们。

好吧,不愉快,但并不可怕。我们决定不更改最终的徽章设计,而是为缺席的团队提供VPN,并允许远程参加CTF。


软件和工业设计:pogo pin很棒


尽管有令人不安的消息,但总体而言,徽章的工作仍按计划进行。现在该开始编写软件并创建基础架构了。

我们不会特别谈论软件。不是因为神秘,而是因为那里没有有趣的事物。徽章上有一个没有RTOS的HAL驱动程序,WS2812B由计时器和PWM生成控制,OFFCOIN钱包是通过PKI(某种NRF24驱动程序)实现的。没什么有趣的。相信我。

但是对于基础架构,我们感到困惑。

任务1:用徽章制作一个方便的钱包。需要解决的首要任务是为您的OFFCOIN钱包余额提供快速便捷的充值。

在OFFZONE 2019上,OFFCOIN钱包ID的传输是非接触式的:我们在阅读器上使用了IR接收器,在徽章上使用了IR发射器。仅当用户正确选择了相对于IR接收器的后部倾斜角度和颈部的弯曲量时,该系统才能运行,但运行缓慢,并且仅使用电池或USB徽章。速度和便利-这与去年的徽章无关。

今年,一切更加严重!支付系统已成为联系方式,可以自己为徽章供电。钱包接口现在是UART,物理连接本身也经过了精心设计:pogo引脚负责读取器和徽章卡之间的接触。

弹簧针是这种方便的弹簧触点,通常用于建立临时的电气连接。在专门设计的读取器板上,安装了4个此类触点,并且在徽章本身上制作了4个触点板:TX,RX,3V3和GND。因此,现在,要连接到阅读器,只需将徽章卡放在图钉上并在此位置保持一会儿即可。


我们还为工业设计充实了一些聪明的文章,并为读者发明了我们自己的住房。在午餐时间,第一分钟的设计被扔在纸上。接下来-按照最佳原型制作传统,在3D打印机和热熔胶上进行六次迭代。

在这里,我不得不折衷选择缝隙的大小和表壳的壁厚。为什么?因为必须将纸上的设计立即转移到CAD和人体工程图上,而不是在前往Tinkercad时进行雕刻。他推了一个洞,忘记了另一个洞。但是现在我们有了大量的原型和表壳的最终设计。

事实证明,情况很舒服。现在,您无需打扰阅读器:将徽章插入外壳,它可以根据需要将面板居中放置,并可靠地将其固定在里面。两个抓地力限制器和一个遵循板底部轮廓的板负责。由于有了UART接口,该接口比IR更加可靠和更快,因此钱包数据交换过程本身现在只需一秒钟。


目标2:确保NRF24的最大覆盖范围。我们有一个平面图,并且有关于室内发送和接收NRF24效率的数据。我们被要求计算在哪里以及如何戳发射机,以便在会议场地上没有死区,并且徽章总是广播有关CTF的最新信息。

事实证明这很容易。作为发送器,我们选择了单板Raspberry PI和相同的NRF24。为了不生产带有面包板电线和NRF的两打覆盆子,我们制作了自己的防护罩。它旨在连接各种类型的NRF24模块,并具有一对LED指示树莓的状态。它只留在现场检查发射机的覆盖范围,并在必要时更正计算结果。




零件采购:万一出问题了该怎么办


到目前为止,徽章的准备工作总体上很顺利。当我们开始购买组件并订购电路板生产时,一切都发生了变化。

问题1:中国的冠状病毒。 从前一年的经验中,我们记得事先与供应商和工厂达成协议的重要性。我们同意。

然后发生了所有人都知道的事情。由于中国的出口限制和生产停工,一半的电子元件供应商表示歉意,只是无奈地提出了最后期限。下半场从我们合适的时间吸引了2到3倍。

与生产电路板的故事相同:两个月左右的生产和交付时间。鉴于OFFZONE 2020的安装,我们没有时间...

根据工程师的建议,我们尝试通过中介与拉脱维亚的一家工厂联系。但是他们得知我们需要生产40平方米以上的纺织品后,立即表示深情的“nē” (拉脱维亚语“ no”)

乌云密布。宝贵的日子去寻找一个工厂,该工厂将使我们成为一系列董事会,以与不断改变最后期限的供应商进行沟通。失败的可能性增加了。

在第二十轮召集所有可能的承包商时,以BI.ZONE人员巨大的道德和道德苦难为代价,以大胡子的工程师为代价,我们设法就印刷电路板的生产和几乎所有组件的供应达成协议,以便我们能够及时赶上2020年OFFZONE。背靠背,但要及时!

问题2:难以捉摸的NRF24L01。las,我们对购买NRF24L01无线电模块不是很幸运。

最初,我们确定了在PCB项目中使用带有PCB天线的两个不同NRF模块的可能性:标准尺寸紧凑型NRF24L01 mini

但是,承担交货义务的交易对手在最后时刻合并。为了不中断安装,有必要在5到6天内找到新的供应商-或提出其他建议。

绝望的时光需要绝望的措施。我们不仅仅希望搜索成功,同时还利用了DIY模式的第一条诫命:缺少一些东西-自己动手!好吧,或者从更聪明的人那里复制。在NRF24比北欧半导体本身的工程师更聪明的情况下,几乎没有人。在NRF24L01的数据表中,我们找到了推荐电路和PCB的示例。


以Altium PCB项目的形式很容易找到相同的示例。我们迅速将连接类型从集管箱2×4 2.54 mm更改为所需的8个金属化半孔1.27 mm。组件,多边形,过渡,导体等均严格保持不变。

因此,虽然有些同事切断了与电子供应商的电话联系,但另一些处于烫手猫模式的同事却下令生产十二个自制模块的PCB和组件。几天后,他们都开始动手并聚集。令人惊讶的是,它按预期工作! 3个组装板中有3个在接收和传输测试中显示出优异的结果。

结果显然并不比购买的产品差。杜医生不会抚平鼻子。而且,这甚至考虑到工艺流程的某种简化:以加快生产的名义,我们拒绝了建议的镀金镀金板。

尽管我仍然不得不忍受模块的组装。由于我们未知的原因,北欧工程师没有在电路板的掩模上使用开口,而是将三个过孔用作接地垫的接触点(QFN20收发器芯片的情况)。是的,再看一下责任的足迹:焊接组件0402(其接触垫背对背而无焊接掩模的间隙)仍然是一种享受。


但是,对于我们来说,焊接大批量,无精打采的机器并不是我们的责任。

...如果不是在某种情况下:最后一刻,白俄罗斯的一家供应商为我们提供了必要数量的NRF24L01微型模块。


一切都是徒劳


工程师可以处理很多事情。事实证明,即使缺少关键要素也不会阻止他。但是,当产品概念本身变得毫无意义时,工程师别无选择,只能从头开始。

看着COVID-19的普及发展,我们做出了一个艰难的决定:OFFZONE 2020需要重新安排。但是作为DEFCON CTF的排位赛阶段,CTFZone不能推迟(我们将在4月下旬在线进行)。

不幸的是,这掩盖了转换CTF命令动作的徽章的想法。

织物已经制成,现在我们手中有10,000个电子元件和压盖。途中再有100万,A,他们将永远看不到曙光。


某事结束,某事开始


振作起来不是我们的风格。徽章开发团队从燃烧模式彻底转变为冷却模式,但这只是为了开始以新的活力为OFFZONE 2020 v2.0生成新的疯狂徽章创意!

将会是什么,我们尚未决定。可以肯定的是:我们将继续发展糟糕的连接器的想法,并尝试使其具有交互性

如果您有任何想法或希望,请与他们分享-我们将共同努力,使它们栩栩如生。请继续关注,不要打喷嚏!

文字作者:@ qwe_0@ Capta1nYossarian

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