کالبدشکافی کنسول Ouya: رازهای سخت‌افزاری یک مکعب اندرویدی

با توجه به ماهیت اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه بودن این کنسول، قرار نیست با پردازنده‌های ده‌هسته‌ای یا رم‌های فضایی روبه‌رو بشیم. سخت‌افزار این دستگاه کاملا متناسب با هدفش انتخاب شده:

← پردازنده چند هسته‌ای Nvidia Tegra 3

← 1 گیگابایت حافظه رم

← 8 گیگابایت حافظه داخلی (با قابلیت ارتقا از طریق پورت USB)

← قابلیت اتصال به شبکه از طریق وای‌فای و پورت اترنت (Ethernet)

همراه با خود کنسول، یه دسته بازی (گیم‌پد) بلوتوثی هم عرضه می‌شه که طراحی جالب و مستقلی داره. اسم عجیب این کنسول هم داستان خودش رو داره و بر اساس کلیدهای اصلی روی دسته‌اش (O-U-Y-A) انتخاب شده که در ادامه بیشتر بررسیش می‌کنیم.

روی سمت راست بدنه کنسول، عبارتی به اسم The Angel List حک شده. این لیست شامل نام کاربری افرادیه که تو مراحل اولیه معرفی این پروژه، حمایت مالی خیلی بزرگی ازش کردن.

البته این حکاکی اختصاصی فقط روی اولین سری از تولیدات این کنسول انجام شده و تو مدل‌های بعدی خبری ازش نیست.

پشت بدنه Ouya، مجموعه‌ای از پورت‌های کاربردی و ضروری قرار گرفته:

← ورودی برق DC

← پورت Micro-USB

← پورت شبکه (Ethernet)

← خروجی تصویر HDMI

و یه پورت استاندارد USB 2.0

پنل بالایی خیلی راحت و بدون هیچ دردسری، فقط با باز کردن چند تا پیچ آلن (Hex) جدا می‌شه. وقتی داخلش رو نگاه می‌کنیم، با یه چیدمان به شدت تمیز و ساده روبه‌رو می‌شیم. مادربرد، پورت‌های ورودی/خروجی و فن خنک‌کننده همگی به صورت یه مجموعه یکپارچه داخل قاب قرار گرفتن. درست وسط دستگاه یه چراغ ال‌ای‌دی تکی قرار داره که وظیفه‌اش نشون دادن وضعیت روشن بودن یا حالت استندبای کنسوله.

برای بیرون آوردن مجموعه مادربرد و فن، فقط کافیه اون رو به آرومی از داخل قاب اصلی بیرون بکشی. این مرحله به قدری ساده‌ست که در عرض چند ثانیه و فقط با دو تا انگشت انجام می‌شه؛ یه طراحی عالی که نشون می‌ده برای رسیدن به برد اصلی هیچ مانع پیچیده‌ای سر راهت نیست.

لبه مادربرد یه کنتاکت فنری کوچیک تعبیه شده که احتمالا مهندس‌ها اون رو برای ایجاد اتصال زمین (Grounding) بهتر و دفع بارهای ساکن اضافه کردن.

با باز کردن چند تا پیچ چهارسو، پنج تا قطعه فلزی کوچیک از کف قاب آزاد می‌شن. خیلی کم پیش میاد دستگاهی رو ببینیم که عمدا بهش وزن اضافه کرده باشن! برخلاف گوشی‌ها یا تبلت‌ها که باید سبک باشن، Ouya به این وزنه‌ها نیاز داره تا وقتی کابل‌های ضخیم (مثل HDMI و شبکه) به پشتش وصل می‌شن، تعادلش به هم نخوره و روی میز ثابت بمونه.

هر کدوم از این قطعات فلزی حدود 11 گرم وزن دارن که در مجموع پایداری خیلی خوبی به این کنسول کوچیک می‌دن و مرکز ثقلش رو میارن پایین.

فن خنک‌کننده تنها قطعه ماژولار و راحت‌تعویض این بخشه. از اونجایی که فن تنها قطعه مکانیکی و متحرک دستگاهه و به مرور زمان مستهلک می‌شه، این طراحی یه نقطه قوت بزرگه. خوشبختانه باز کردنش هم خیلی راحته؛ فقط چهار تا پیچ چهارسو و یه سوکت رو جدا می‌کنیم تا فن کامل بیاد بیرون. این فن براش‌لس (Brushless) ساخت شرکت SUNON از سری MagLev هست که با ولتاژ 12 ولت و توان 0.8 وات کار می‌کنه.

چون این فن یه قطعه کاملا استاندارد و رایجه، اگه یه روزی خراب بشه، خیلی راحت می‌تونی یدکیش رو تو بازار پیدا و جایگزین کنی.

بعد از برداشتن فن، تو مسیر رسیدن به قلب تپنده Ouya یه توقف کوتاه داریم؛ هیت‌سینک مستقیما روی مادربرد لحیم شده و پردازنده رو کاملا پوشونده.

طبق گفته مهندس‌های سازنده، دلیل استفاده از لحیم به جای گیره‌های مکانیکی، بالا بردن مقاومت فیزیکی بوده. چون این کنسول خیلی کوچیکه و احتمال افتادن یا ضربه خوردنش زیاده، لحیم کردن هیت‌سینک باعث می‌شه تو تست‌های سقوط مقاومت خیلی بیشتری از خودش نشون بده.

البته این موضوع برای ما مشکلی ایجاد نمی‌کنه! هویه و سیم قلع‌کش رو برمیداریم و با کمی حوصله، هیت‌سینک رو از روی برد آزاد می‌کنیم تا به تراشه‌ها برسیم.

حالا می‌تونیم تراشه‌های مهم روی پشت و روی مادربرد رو با دقت بررسی کنیم:

← دو عدد ماژول رم 4 گیگابیتی DDR3 مدل Samsung K4B4G1646B (که در مجموع 1 گیگابایت رم رو تشکیل می‌دن)

← کنترلر شبکه پرسرعت SMSC LAN9500A (مبدل USB 2.0 به اترنت 10/100)

← آیسی مدیریت یکپارچه توان (PMIC) مدل TPS659110 از شرکت تگزاس اینسترومنتز

← ماژول وای‌فای و بلوتوث 4.0 مدل AzureWave AW-NH660 (مبتنی بر چیپ‌های Broadcom)

کنترلر باک (Buck) تگزاس اینسترومنتز برای تامین ولتاژ رم‌ها و کنترلر کاهنده دوگانه با خروجی‌های 5 و 3.3 ولت

پردازنده چند هسته‌ای Nvidia T33-P-A3 Tegra 3

← حافظه 8 گیگابایتی Kingston KE4CN3K6A eMMC (تکنولوژی eMMC حافظه فلش NAND و چیپ کنترلر رو تو یه پکیج واحد ترکیب می‌کنه)

حالا که کارمون با خود کنسول تموم شد، اصلا نمی‌تونیم بی‌خیال بشیم و باید بریم سراغ دسته بازی یا همون کنترلرش. این کنترلر به 15 تا دکمه، دو تا آنالوگ استیک (شوک) و یه تاچ‌پد خازنی مجهز شده.

دو تا از پنل‌های رویی کنترلر بدون نیاز به هیچ ابزاری و خیلی راحت از بدنه جدا می‌شن. این طراحی عالیه، چون می‌تونی باتری‌های قلمی استاندارد (AA) رو هر وقت که تموم شدن، تو چند ثانیه عوض کنی. حالا چند تا پیچ چهارسوی زیر قاب رو باز می‌کنیم تا دل‌وروده کنترلر رو هم بریزیم بیرون.

داخل کنترلر دو تا برد مدار چاپی (PCB) می‌بینیم که روی هم سوار شدن. برد بالایی میزبان کنتاکت‌های مربوط به کلیدهای جهت‌نما (D-pad) و دکمه‌های اصلی (O, U, Y, A) هست، در حالی که برد پایینی آنالوگ استیک‌ها رو روش خودش جا داده.

همون‌طور که قبلا گفتیم، اسم این کنسول دقیقا از روی همین دکمه‌های اصلی برداشته شده. این نام‌گذاری متفاوت، هویتی خاص به این دستگاه داده که اون رو از بقیه متمایز می‌کنه. بیا چند تا نکته طراحی این دسته رو بررسی کنیم:

← در طراحی این کنترلر، مهندس‌ها سعی کردن از چیدمان کلاسیک دسته‌های بازی الهام بگیرن، اما با یه هویت کاملا مستقل و اختصاصی.

← ارگونومی کلی و نحوه قرارگیری دکمه‌ها، تا حدودی یادآور کنترلرهای محبوب نسل‌های گذشته‌ست که حس آشنایی رو به گیمر می‌ده.

← با این حال، اضافه شدن تاچ‌پد در مرکز دسته، اون رو از کنترلرهای سنتی متمایز می‌کنه و قابلیت‌های لمسی رو به بازی‌های اندرویدی میاره.

تا اینجا که قاب رو باز کردیم، بیا دکمه‌های بالایی رو هم دربیاریم تا بتونیم نگاه دقیق‌تری به مکانیزم تاچ‌پد بندازیم.

بعد از کمی اهرم کردن، آخرین جفت از دکمه‌های شانه‌ای (Shoulder buttons) و طلق هدایت‌کننده نور ال‌ای‌دی رو هم جدا می‌کنیم تا زیر قاب بالایی کاملا نمایان بشه.

← درست پشت تاچ‌پد، یه کنترلر لمسی مدل MA32P03 نصب شده که وظیفه ردیابی حرکات دوبعدی انگشت رو برای شبیه‌سازی موس تو محیط رابط کاربری Ouya بر عهده داره.

برگردیم سراغ بردهای اصلی: با جدا کردن این دو تا برد از هم، یه کانکتور 12 پین دیده می‌شه. این کانکتور وظیفه انتقال برق و دیتای مربوط به دکمه‌ها و آنالوگ‌های برد پایینی رو به برد بالایی داره.

اون سیم‌های فنری که این طرف و اون طرف می‌بینی، در واقع کنتاکت‌های باتری هستن که با یه طراحی هوشمندانه بین دو تا برد تقسیم شدن.

زیر برد مربوط به دکمه‌های بالایی، یه آیسی تکی پیدا می‌کنیم که در واقع مغز متفکر کل کنترلره و تمام پردازش‌ها رو انجام می‌ده.

← این قطعه، فرستنده/گیرنده بلوتوث 3.0 از شرکت Broadcom هست که یه پردازنده داخلی ARM Cortex M3 هم داره. این چیپ تمام ورودی‌های دکمه‌ها و جوی‌استیک‌ها رو می‌خونه و به صورت بی‌سیم برای خود کنسول ارسال می‌کنه.

روی برد پایینی، می‌تونیم یکی از دو تا جوی‌استیک آنالوگ رو با دقت بررسی کنیم. حرکات فنری این قطعه توسط دو تا پتانسیومتر که زاویه انحراف رو تو دو محور مختلف اندازه می‌گیرن، ردیابی می‌شه.

پتانسیومترها قطعات آنالوگی هستن که مقاومت الکتریکی‌شون با تغییر زاویه فیزیکی عوض می‌شه. این ویژگی باعث می‌شه به عنوان یه سنسور فوق‌العاده کم‌مصرف تو دسته‌های بازی عمل کنن، چون برای اندازه‌گیری مقاومت به توان خیلی کمی نیاز دارن.

با یه حرکت سریع توسط ابزار بازکننده پلاستیکی، گیره‌های پلاستیکی که مجموعه فنر دکمه‌های شانه‌ای (تریگرها) رو نگه داشتن، آزاد می‌کنیم.

امتیاز تعمیرپذیری کنسول Ouya: 9 از 10 (عدد 10 یعنی راحت‌ترین حالت برای تعمیر).

خب، اینم از کالبدشکافی کنسول Ouya و کنترلرش! با اینکه این پروژه تو زمان خودش مسیر متفاوتی رو برای گیمینگ انتخاب کرد، اما مهندسی داخلیش حسابی ترتمیز و قابل‌دفاع بود. امیدوارم از این بررسی که تو تیم آیسی‌مدار برات آماده کرده بودیم لذت برده باشی. حتما یه سر به بقیه آموزش‌های کالبدشکافی ما بزن تا با معماری داخلی دستگاه‌های جذاب دیگه هم آشنا بشی!

← باتری‌های دسته از نوع استاندارد قلمی (AA) هستن و برای تعویضشون به هیچ ابزاری نیاز نداری.

← تو کل دستگاه فقط از پیچ‌های استاندارد (چهارسو و آلن) استفاده شده که باز کردنش رو خیلی راحت می‌کنه.

← خیلی از قطعات به صورت ماژولار طراحی شدن و به راحتی جدا می‌شن؛ این یعنی هزینه و دردسر تعمیرات به شدت پایینه.

← هیت‌سینک روی برد لحیم شده. این یعنی اگه بخوای خمیر یا پد سیلیکون رو عوض کنی، حتما به مهارت لحیم‌کاری نیاز داری.

← جوی‌استیک‌ها مستقیما روی برد لحیم شدن، پس اگه بر اثر بازی کردن زیاد خراب بشن، برای تعویضشون به ابزار تخصصی و لحیم‌کاری نیاز داری.