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[工业]拆解惠普HP1650B逻辑分析仪,分享来之不易的独家系统盘制作方法 [复制链接]

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离线hongo
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2013-04-26
— 本帖被 發騷友 设置为精华(2013-12-19) —
逻辑分析仪是一种采集和显示数字电路信号的仪器。逻辑分析仪的最主要作用在于数字电路中做逻辑时序关系的分析和判定,是数字电路的测量、分析和诊断中重要的工具。

逻辑分析仪有点象示波器,也是显示信号的“波形”或者说幅度时间特性,但是逻辑分析仪不像
示波器
那样要显示连续的电压变化有许多电压等级,它只显示两个电压等级来表示逻辑1和逻辑0,因此它每个通道的结构要比同频率的示波器简单很多,成本也低得多。实际上逻辑分析仪相当于电压分辨率只有1位的数字示波器,它对信号的电压只有1位的分辨率,不是高就是低只有两种状态,所以它的A/D转换部分比示波器的要简单得多,只需要一个比较器就可以了。逻辑分析仪将被测信号通过比较器进行判定,高于参考电压者为逻辑1,低于参考电压者为逻辑0,然后把数据按照时间顺序显示出来就完成任务了。

逻辑分析仪和数字示波器相比,在A/D转换方面简单很多,但是另一方面逻辑分析仪通常都有比示波器多得多的通道数,可以同时测量分析几十甚至几百上千路信号的相互关系,而示波器通常只有2个或者4个通道。因此实际的逻辑分析仪产品并不比同档的数字示波器简单或者便宜很多。



这次要拆的是一个相当老的逻辑分析仪,惠普1650B型。这是80年代末90年代初美国惠普公司推出的一款中低端的32通道逻辑分析仪,使用准32位的CPU,以软盘作为操作系统盘和数据存贮装置,用CRT显像管做显示装置。由于过去20年信息数字技术的飞速发展,这台逻辑分析仪的硬件配置以今天的标准看是非常落后了,但是其结构和工艺还是值得一看的,实际上现在的新产品由于集成度非常高,内部结构已经非常简化了,反而没什么看头。






这就是我们今天的主角,看起来比较笨重,有点落伍,特别是那个CRT显像管和3.5寸软驱:








屁股是这样的:








两个BNC插座是50欧姆阻抗触发信号输出和外接触发信号输入,:右边那个旋杆是调节显示器亮度的:








这是一些接口,左边垂直的是HP-IB通用数据接口,所有的惠普仪器上都有这个。下面一排是RS232串口和逻辑分析仪信号输入接口:







面板按钮,有个转动盘用来方便操作菜单,即传说中的“飞梭”旋钮:





显示器是古老的单色CRT,现在的产品都用彩色液晶了:




这个逻辑分析仪采用软盘做系统盘,整个机器的操作系统和全部的软件都装在一个3.5寸的软盘上,由于年代已久,软盘很容易损坏。一旦软盘损坏系统将无法启动,也无法进行任何其他操作。在网上发现,这个系统软盘损坏的情况非常普遍,而损坏的软盘已无法在原厂购买,也没有正式的自行制作其系统软盘的方法。该机的CPU是摩托罗拉68000,操作系统是HP自制的,软盘的数据格式跟普通个人电脑完全不兼容,即使手头有原装系统软盘也无法在电脑中直接复制备份。我这个也不例外,如下图所示,启动后BIOS报软盘已坏,无法读写,系统启动后即报出错,无法使用!经过多方努力,后来终于找到了使用普通电脑制作该逻辑分析仪系统软盘的方法,成功修复该机,让其恢复工作!具体方法将在后面详细介绍,如果你有此类机器,不要错过。




屏幕上的暗条是拍照时光栅扫描速度与相机快门速度不同步造成的,以前拍照CRT电视和电脑屏幕也有这个现象,人眼观察的时候没有这个问题:




修复系统启动软盘后即可正常使用,正常的初始菜单是这样的:





下面打开外壳看看,塞得还是挺满的:







待续。。。
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离线hongo

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只看该作者 1楼 发表于: 2013-04-26
继续发图。


整个机器由显示电路和数字处理电路两大部分组成,先来看显示电路部分。这部分是典型的CRT单色显示器,跟一般的CRT显示器和电视的电路基本一样。


这是其CRT显示管,单色9寸的:








看标签,这个显示管是松下的,松下那时还叫Matsushita,不是Panasonic。不过注意看上面那个有序列号的小标签,它标明这个显示管实际上是日立公司在岩手县水泽市的工厂生产的。关系够复杂吧,惠普是从松下那里采购的显示管,而松下则找了日立外包生产。其实惠普如果直接找日立去买的话说不定更便宜:








这是偏转线圈电子枪部分:








高压嘴,跟电视没什么区别:









显示部分的电路板则是垂直安装在显示管旁边:








这是行输出高压包:










行输出管:










各种调整电位器,还相当复杂呢:


















待续。。。

[ 此帖被hongo在2013-04-26 10:22重新编辑 ]
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只看该作者 2楼 发表于: 2013-04-26
继续。


这个逻辑分析仪的存储设备是一个3.5寸的软驱,现在早淘汰了,当年可是最新的高科技呢。








拆下来了:








软驱是索尼生产的。3.5寸软驱是索尼公司发明的标准,惠普找索尼买就对了,因为当年3.5寸的软驱刚刚发明,基本只有索尼独家生产。








3.5寸软驱在个人电脑上也广泛使用,但是比较坑爹的是这个逻辑分析仪的软驱不是标准的电脑软驱接口,它的接口是特殊的,电源和信号全部从一个接口插座走,而且这个软驱是双面双密度的,容量为720KB,而不是1.44MB。这个软驱一旦损坏将很难找到配件,主机就报废了:










软驱拆下后,它下面就是电源,非常大的一个盒子,好几斤重,总功率其实只有200W,这个电源为主机提供好多种稳压电压:









电源模块的固定方式很特别,没有螺丝什么的,而是卡在导轨上然后用两根塑料柱固定住,塑料住拔出来:








就是这样的两个塑料柱:










塑料柱出来,电源模块就很容易沿滑轨拉出来了:










拆出来的电源模块就是这个样子:



[ 此帖被hongo在2013-04-26 12:09重新编辑 ]
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只看该作者 3楼 发表于: 2013-04-26
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电源的侧面是接口,接口很多线,因为它要提供很多种不同电压给主机:








另一面,写着电源模块的产地:香港








这一面是背面,靠着风扇散热的,灰尘污物不少:








我们把电源模块拆开仔细看看是什么货色, 拆一个电源模块的上壳就有这么多螺丝:








里面塞得满满的,长大约三四十厘米,二十厘米宽,200W搞这么大体积太夸张了:








主滤波电容,两只日化的560微法:








电源开关管,是金属封装的TIPL755A,现在很少见这种了:








主开关变压器:








次级输出整流滤波部分:








初级输入整流滤波、振荡:








它还有个垂直的子电路板,主要的控制电路都在这里,有一排可变电阻是用来精密调节各输出电压的,用胶封固了:







[ 此帖被hongo在2013-04-26 12:12重新编辑 ]
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只看该作者 4楼 发表于: 2013-04-26
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这是其交流电源的输入滤波接口:










好了,下面来看看最关键的数字主板。当年的集成度不高,这个主板用了密密麻麻很多块IC,现在大概一颗传说中的牛屎就完全搞定了……








电路板的铜箔部分是金色反光的,不知道是不是镀了金?




















这是一颗Zilog公司的芯片。Zilog是CPU的先驱之一,当年的Z80风靡全球,颇具传奇色彩,Zilog公司的创始人和Z80的设计者就是当年在Intel公司发明世界上第一个CPU的那个工程师:








这是该机主板的主时钟晶振,是100MHz的有源晶振,是为逻辑分析仪的采样电路提供时钟的:








这一排金色的芯片是惠普自制的专用芯片,找不到任何资料,大概是进行信号高速取样用的:








惠普专用芯片真的是金光闪闪哦:



[ 此帖被hongo在2013-04-26 12:18重新编辑 ]
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只看该作者 5楼 发表于: 2013-04-26
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这是全机的核心——CPU。它采用了80年代初摩托罗拉(现在是飞丝卡尔)推出的32位CPU 68000,也被叫做68K处理器。68000采用32位的寄存器和数据总线,24位的地址线,以现在的标准来衡量是32位处理器。这一款CPU是摩托罗拉推出和Intel竞争的,其性能远超同期的Intel的16位CPU i8086,得到了广泛的应用,是史上最成功的CPU之一,苹果第一代图形界面的Mac电脑就是采用68000做CPU的,此外很多高级计算机工作站也采用它作为CPU,比如惠普的HP9000/200 Unix工作站、SUN的Sun-1 Unix工作站、SGI的IRIX 1000、DEC的VAXstation 100等等都是采用68000作为CPU的。世嘉游戏机也是采用68000做CPU的。68000的后续产品也在自动控制领域得到了广泛的应用。直到今天以68000为内核的控制器仍然在很多家电和电子仪器设备中被广泛使用。这台逻辑分析仪采用的是第一代的68000处理器,型号就是68000,双列直插的封装,体积巨大:







如果68000 CPU是它的大脑,那么下面这两片EPROM只读存储器就储藏了它最基本的知识,它相当于我们电脑里面的BIOS:








这种带散热器的芯片主板上有很多,大概是DSP?散热器是新加坡制造的:










这个20兆的晶振大概是给CPU和DSP提供时钟的:








其他芯片慢慢看吧。我手头没有电路图,也搞不懂每块芯片的具体用途:

















[ 此帖被hongo在2013-04-26 11:09重新编辑 ]
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只看该作者 6楼 发表于: 2013-04-26
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还是大量的芯片,芯片,芯片。芯片实在太多了:
































这是主板上的插接件,很结实的感觉:







[ 此帖被hongo在2013-04-26 11:10重新编辑 ]
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只看该作者 7楼 发表于: 2013-04-26
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好了,前面都是灌水。现在到了最实用的部分了——独家系统盘制作方法!


前面提到了,这个逻辑分析仪很坑爹,它的操作系统和软件都在一张3.5寸的软盘上,软盘很容易坏,想坚持二三十年几乎不可能。大部分同类机器的随机软盘或者早就丢失了,或者已经数据已经损坏了。没有了系统盘,这个‘高档“机器就是一块高档的砖头,除了用来砸人当管制凶器外,没有任何用处。在网上搜索的过程中见到很多跪求随机启动软盘的帖子,中外文的都有,数码之家上就有。。。


而且更坑爹的是,这个机器的软驱不是标准的,CPU也不是普通的,软盘格式就更不是DOS的了,你手头即使有个完好的原装系统盘,你都没办法在电脑里直接复制,因为电脑根本不认识它的格式。


我这台逻辑分析仪也不例外,拿到手里的时候是带配套的原装软盘的,但是悲催的是,启动的时候软盘报错,无法使用!眼看要变板砖,情急之下花了几天废寝忘食地查找各种资料,终于找到了用电脑自制其系统启动盘的完整方法,并圆满成功!下面就和大家分享一下这个方法,你如果碰到类似的机器没有软盘就可以低价拿下了。


首先你需要一台普通的PC电脑,对硬件速度内存显卡没有任何要求,只要是PC的电脑就行了,再老再破都没关系,只要能开机。

其次你需要这台电脑有一个3.5寸软驱,软驱这年头见不到了,不过想找还是很容易找到的。1.44M的普通软驱就行,你要是有720KB的那当然更好。另外你还需要一张3.5寸的软盘,最好是720KB双面双密度的——这不要了老命了嘛,软盘现在就很难找了,720KB双面双密度更是罕见,说实话我基本都没见过。不过实在找不到720KB的,找到1.44MB也能凑合用,1.44MB的是双面高密度的,密度比720KB的高一倍,理论上用于720KB的低密度记录完全没问题甚至效果更好,不过实际上不是这样的,高密度软盘和双密度软盘的磁性材料不同,写信号记录的时候的电流和磁场强度要求也不同,1.44MB的用于720KB只能是凑合能用,并不能比720KB的更好。



好了,废话少说,1.44MB的3.5寸软盘还是容易找到的,哪儿有常年没收拾的垃圾去哪儿找就行,实在不行淘宝上也有卖的。


不过1.44MB毕竟是1.44MB的,索尼在设计3.5寸软盘标准的时候很聪明,设计出的软驱都是能智能自动识别软盘类别的,你用1.44MB骗不了软驱,它立马能识别出这是1.44MB的,不把它当720KB的。那怎么办呢?喔,机器再聪明也没有人聪明,人类骗骗机器还是很容易的。先看看软驱识别软盘类型的机关在哪里,呵呵其实机器是很啥的,它只看洞!


你拿一个3.5寸的软盘来,软盘下面有俩洞,一个是写保护,这个大家都知道,另一个就是识别720KB和1.44MB的洞,在1.44MB的软盘上有这个洞,720KB的上面则没有。1.44MB的软盘拿来把那个洞堵上就能欺骗软驱让它认为这是720kb的了!



说干就干,这个软盘的洞就用胶带粘上了,它在软驱眼里就变成了720KB的双面双密度软盘。对于1.44MB的软盘这一步是必要的,否则实验证明不工作:








好了,下面你需要下载本贴所附的两个附件之一,如果你的逻辑分析仪是165xA型就下载1650A那个,165xB型就下载1650B那个文件。下载后解压,里面有几个文件。一个LIFUTIL.EXE是DOS下的工具,其他几个则是系统启动文件。


下面你需要找个DOS启动盘启动你的电脑,什么?DOS启动盘?是的,这东西是DOS时代的产品,只有DOS能玩转它。必须是真的DOS,Windows里面的DOS窗口不灵!!!



在DOS里面运行LIFUTIL.EXE这个程序,这个程序其实是惠普公司某古董可编程计算器所配的软件,而并非逻辑分析仪的软件。但是因为惠普很懒,它在设计逻辑分析仪时采用了和同时代计算器以及其他仪器所用的相同的软盘格式,所以这个计算器所配软件就可以被我们用来钻空子山寨一个逻辑分析仪系统盘。


LIFUTIL的程序界面是这样的:








打开以后,先用惠普的特殊格式来格式化软盘,选“LIF Initialize”,改变设置为:

- Disk type: 3 /12" Double Sided- Sector Size: 1024 bytes (Disk Size 770kB)
- Interleave: 1
- Directory Size: 144 Files
- Volume Label: A165X


然后按两次F5键,格式化开始。格式化完成后按F8直到退到主菜单。如果格式化失败你需要换一张软盘,我的经验是现在的1.44MB软盘很多都不能正常格式化成惠普的720KB格式,需要试多张软盘,多找几张吧!
  
在主菜单上选“DOS to LIF Copy”,用一下设置:
  
- DOS File Name: 需要拷贝的文件名,第一个必须从SYSTEM_开始
- File format conversion: Binary image: No format change, user-def. type
- 其他设置不要动
  
光标放在File Format Conversion那一行,“Binary image: No format change, user-def.type”,按F6键设置文件类型:
  
对于系统文件SYSTEM_和PCTEST_:
  
User-defined LIF file type : C001
Implementation specific field: 534F544F
  
对于配置文件:
  
User-defined LIF file type : C120
Implementation specific field: 534F544F

然后按F5开始拷贝。
  
重复上述拷贝步骤直到文件拷完。
  
完成,收工!


做好的软盘拿到逻辑分析仪上启动试机。不能启动的话,检查上述步骤重新来过。


启动起来之后就可以玩转这个逻辑分析仪了。测量时的画面是这样的:














全剧终。


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[ 此帖被hongo在2013-04-26 12:33重新编辑 ]
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