HackerBox 0039: pujar de nivell: 16 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Amb HackerBox 0039, els hackers de tot el món utilitzen fonts d'alimentació ATX per alimentar els seus projectes, aprenen com els transistors componen les portes lògiques i exploren el contingut de les targetes SIM cel·lulars. Aquest manual instructiu conté informació per començar a utilitzar el HackerBox # 0039, que es pot comprar aquí fins que esgotin els subministraments. Si voleu rebre un HackerBox com aquest a la vostra bústia de correu cada mes, subscriviu-vos a HackerBoxes.com i uniu-vos a la revolució.

Temes i objectius d'aprenentatge per a HackerBox 0039:

• Toqueu els nivells de tensió estàndard d'un subministrament de PC recuperat
• Convertiu 12V CC en una font de tensió de sortida variable
• Muntar sis portes lògiques diferents mitjançant transistors NPN
• Exploreu el contingut de les targetes SIM mòbils
• Acceptar o emetre desafiaments de monedes: estil hacker

HackerBoxes és el servei de caixa de subscripció mensual per a electrònica de bricolatge i tecnologia informàtica. Som aficionats, creadors i experimentadors. Som els somiadors dels somnis.

HACK EL PLANETA

Pas 1: Llista de contingut per a HackerBox 0039

• Alimentació ATX Breakout
• Convertidor de potència de CC a CC
• Tancament acrílic per a convertidor de potència
• Tres PCB exclusius de transistor a porta
• Kit de components per a transistors a portes
• Bloc de terminals MicroUSB femení
• Cable MicroUSB
• Adaptador de targeta SIM de tres vies
• Lector i escriptor de targetes SIM USB
• Moneda exclusiva del repte HackerBox
• Adhesius per a transistors a portes
• Transferència exclusiva de vinil HackLife

Algunes altres coses que us seran útils:

• Soldador, soldador i eines bàsiques de soldadura
• Font d'alimentació ATX recuperada

El més important és que necessiteu un sentiment d’aventura, esperit de pirata informàtic, paciència i curiositat. Construir i experimentar amb electrònica, tot i que és molt gratificant, pot ser complicat, desafiant i fins i tot frustrant de vegades. L’objectiu és el progrés, no la perfecció. Quan persisteix i gaudeix de l'aventura, d'aquesta afició es pot obtenir una gran satisfacció. Feu cada pas lentament, tingueu en compte els detalls i no tingueu por de demanar ajuda.

Hi ha una gran quantitat d'informació per a membres actuals i potencials a les PMF de HackerBoxes. Gairebé tots els correus electrònics d’assistència no tècnica que rebem ja s’hi responen, així que agraïm molt que dediqueu uns minuts a llegir les PMF.

Pas 2: comprovació de monedes

LES MONEDES DE REPTE poden ser petites monedes o medallons, que portin la insígnia o l’emblema d’una organització i que portin els membres de l’organització. Tradicionalment, se'ls pot donar per demostrar la pertinença quan es repta i millorar la moral. A més, també són recollits pels membres del servei. A la pràctica, les monedes desafiadores són normalment presentades pels comandants de la unitat com a reconeixement de l’assoliment especial d’un membre de la unitat. També s’intercanvien com a reconeixement de les visites a una organització. (Viquipèdia)

Pas 3: transistors a portes

Els PCB i el kit de peces de transistors a portes HackerBox ajuden a demostrar i explorar com es construeixen les portes lògiques a partir dels transistors.

En els dispositius lògics transistor-transistor (TTL), els transistors proporcionen la funcionalitat lògica. Els circuits integrats TTL van ser àmpliament utilitzats en aplicacions com ara ordinadors, controls industrials, equips de prova i instrumentació, electrònica de consum i sintetitzadors. La sèrie 7400 de Texas Instruments es va fer particularment popular. Els fabricants de TTL van oferir una àmplia gamma de portes lògiques, xancles, comptadors i altres circuits. Les variacions del disseny original del circuit TTL ofereixen una velocitat més alta o una menor dissipació de potència per permetre l’optimització del disseny. Els dispositius TTL es fabricaven originalment en paquets dual-in-line (DIP) de ceràmica i plàstic i en forma de paquet pla. Els xips TTL ara també es fabriquen en paquets de muntatge superficial. TTL es va convertir en la base dels ordinadors i altres aparells electrònics digitals. Fins i tot després que els circuits integrats amb integració a gran escala (VLSI) van fer obsolets els processadors de circuits múltiples, els dispositius TTL encara van trobar un ús extensiu com a interfície lògica de cola entre components més densament integrats. (Viquipèdia)

PCB de transistors a portes i contingut del kit:

• Tres PCB exclusius de transistors a porta
• Decals per a circuits de transistors a portes
• Deu transistors NPN 2N2222A (paquet TO-92)
• Deu resistències 1K (marró, negre, vermell)
• Deu resistències 10K (marró, negre, taronja)
• Deu LEDs verds de 5 mm
• Deu botons momentanis tàctils

Pas 4: Porta de memòria intermèdia

Una porta de memòria intermèdia és una porta lògica bàsica que passa la seva entrada, sense canvis, a la seva sortida. El seu comportament és el contrari d’una porta NO. L’objectiu principal d’un buffer és regenerar l’entrada. Un buffer té una entrada i una sortida; la seva sortida sempre és igual a la seva entrada. Els buffers també s’utilitzen per augmentar el retard de propagació dels circuits. (WikiChip)

El circuit de memòria intermèdia utilitzat aquí és un excel·lent exemple de com un transistor pot actuar com a commutador. Quan s’activa el pin base, es permet que el corrent flueixi del pin col·lector al pin emissor. Aquest corrent travessa (i il·lumina) el LED. De manera que diem que l’activació del transistor Base encén i apaga el LED.

NOTES DE MUNTATGE

• Transistors NPN: pin emissor cap a la part inferior del PCB, costat pla de la caixa del transistor a la dreta
• LED: s'introdueix un pin curt cap a la xarxa de terra (cap a la part inferior del PCB)
• Resistències: la polaritat no importa, però sí la ubicació. Les resistències de base són 10K Ohm i les resistències en línia amb els LED són 1K Ohm.
• Alimentació: connecteu 5VDC i terra als coixinets corresponents a la part posterior de cada PCB

SEGUEIX AQUESTES CONVENCIONS PER A TOTS ELS TRES PCB

Pas 5: Porta del convertidor

Una porta Inverter o una porta NOT, és una porta lògica que implementa la negació lògica. Quan l’entrada és BAIXA, la sortida és ALTA i quan l’entrada és ALTA, la sortida és BAIXA. Els inversors són el nucli de tots els sistemes digitals. La comprensió del seu funcionament, comportament i propietats per a un procés específic permet ampliar el seu disseny a estructures més complexes com les portes NOR i NAND. El comportament elèctric de circuits molt més grans i complexos es pot derivar extrapolant el comportament observat a partir d’inversors simples. (WikiChip)

Pas 6: Porta O

La porta OR és una porta lògica digital que implementa la disjunció lògica. Es produeix una sortida HIGH (1) si una o les dues entrades de la porta són HIGH (1). Si cap entrada és alta, es produeix una sortida BAIXA (0). En un altre sentit, la funció de OR troba efectivament el màxim entre dos dígits binaris, de la mateixa manera que la funció AND complementària troba el mínim. (Viquipèdia)

Pas 7: Porta NOR

La porta NOR (NOT-OR) és una porta lògica digital que implementa el NOR lògic. Es produeix una sortida ALTA (1) si les dues entrades de la porta són BAIXES (0); si una o les dues entrades són ALTA (1), es produeix una sortida BAIXA (0). NOR és el resultat de la negació de l'operador OR. També es pot veure com una porta AND amb totes les entrades invertides. Les portes NOR es poden combinar per generar qualsevol altra funció lògica. Comparteix aquesta propietat amb la porta NAND. Per contra, l’operador OR és monotònic, ja que només pot canviar BAIX a ALT però no viceversa. (Viquipèdia)

Pas 8: AND Gate

La porta AND és una porta lògica digital bàsica que implementa la conjunció lògica. Una sortida HIGH (1) només es produeix si totes les entrades a la porta AND són HIGH (1). Si cap o totes les entrades a la porta AND són ALTES, es produeix una sortida BAIXA. La funció es pot ampliar a qualsevol nombre d’entrades. (Viquipèdia)

Pas 9: porta NAND

La porta NAND (NOT-AND) és una porta lògica que produeix una sortida falsa només si totes les seves entrades són certes. La seva sortida és complementària a la d’una porta AND. Una sortida BAIXA (0) només resulta si totes les entrades de la porta són ALTES (1); si alguna entrada és BAIXA (0), es produeix una sortida ALTA (1).

Segons el teorema de De Morgan, la lògica d'una porta NAND de dues entrades es pot expressar com AB = A + B, fent una porta NAND equivalent als inversors seguits d'una porta OR.

La porta NAND és significativa perquè qualsevol funció booleana es pot implementar utilitzant una combinació de portes NAND. Aquesta propietat s’anomena integritat funcional. Comparteix aquesta propietat amb la porta NOR. Els sistemes digitals que utilitzen certs circuits lògics aprofiten la completesa funcional de NAND.

(Viquipèdia)

Pas 10: Porta XOR

La porta XOR o OR exclusiu és una operació lògica que produeix cert només quan les entrades difereixen (una és certa, l'altra és falsa). Guanya el nom de "exclusiu o" perquè el significat de "o" és ambigu quan els dos operands són certs; l'exclusiu o l'operador exclou aquest cas. De vegades es pensa que això és "un o l'altre però no tots dos". Això es podria escriure com "A o B, però no, A i B". (Viquipèdia)

Tot i que el XOR és una porta lògica important, es pot construir a partir d’altres portes més senzilles. En conseqüència, no en construïm cap aquí, però podem estudiar aquesta bonica redacció d'un circuit de porta XOR de transistor NPN com a primer exemple de pentinar les portes basades en transistors per fer una lògica més complexa.

Pas 11: lògica combinacional

La lògica combinacional, en teoria de circuits digitals, de vegades es coneix com a lògica independent del temps perquè no té elements de memòria. La sortida només és una funció pura de l'entrada actual. Això contrasta amb la lògica seqüencial, en què la sortida no només depèn de l'entrada actual, sinó també de la història de l'entrada. En altres paraules, la lògica seqüencial té memòria mentre que la lògica combinacional no. La lògica combinacional s’utilitza en circuits informàtics per realitzar àlgebra booleana en senyals d’entrada i en dades emmagatzemades. Els circuits informàtics pràctics normalment contenen una barreja de lògica combinacional i seqüencial. Per exemple, la part d'una unitat lògica aritmètica, o ALU, que fa càlculs matemàtics es construeix mitjançant lògica combinacional. Altres circuits utilitzats en ordinadors, com ara sumadors, multiplexors, demultiplexors, codificadors i descodificadors, també es fabriquen mitjançant lògica combinacional. (Viquipèdia)

Pas 12: ATX Power Supply Breakout

Les fonts d'alimentació ATX converteixen la CA domèstica en alimentació de CC regulada en baixa tensió per als components interns d'un ordinador. Els ordinadors personals moderns utilitzen universalment fonts d’alimentació de manera commutada. Una font d'alimentació ATX està dissenyada per aprofitar una font d'alimentació ATX per crear una font d'alimentació de sobretaula amb corrent suficient per executar gairebé qualsevol dels vostres projectes electrònics. Com que les fonts d’alimentació ATX són força habituals, normalment es poden recuperar fàcilment d’un ordinador descartat i, per tant, costen poc o gens d’adquirir. La ruptura ATX es connecta al connector ATX de 24 pines i es dispara de 3,3V, 5V, 12V i -12V. Aquests rails de tensió i la referència a terra s’acoblen als pals d’unió de sortida. Cada canal de sortida té un fusible de 5A substituïble

Pas 13: Control digital Convertidor de CC a CC

La font d'alimentació reduïda DC-DC té una tensió de sortida ajustable i una pantalla LCD.

• Xip d’alimentació: MP2307 (full de dades)
• Voltatge d'entrada: 5-23V (màxim recomanat de 20V)
• Voltatge de sortida: 0V-18V ajustable contínuament
• Desa automàticament l'última tensió configurada
• La tensió d'entrada ha de ser aproximadament 1 V més alta que la tensió de sortida
• Corrent de sortida: nominal a 3A, però 2A sense dissipació de calor

Calibració: amb l’entrada apagada, manteniu premut el botó esquerre i engegueu l’alimentació. Quan la pantalla comenci a parpellejar, deixeu anar el botó esquerre. Utilitzeu un multímetre per mesurar la tensió de sortida. Premeu els botons esquerre i dret per ajustar el voltatge fins que el multímetre mesuri uns 5,00 V (4,98 V o 5,02 V està bé). Durant l'ajust, ignoreu la pantalla LCD de la unitat. Un cop ajustada, apagueu la unitat i torneu-la a engegar. El calibratge s'ha completat, però es pot repetir si cal.

Pas 14: MicroUSB Breakout

Aquest mòdul desconnecta els pins del connector MicroUSB als cargols VCC, GND, ID, D i D + d’un bloc de borns.

Pel que fa al senyal d’identificació, un cable OTG (wikipedia) té un endoll micro-A en un extrem i un endoll micro-B a l’altre extrem. No pot tenir dos endolls del mateix tipus. OTG va afegir un cinquè pin al connector USB estàndard, anomenat ID-pin. El connector micro-A té el pin d'identificació a terra, mentre que l'identificador del connector micro-B està flotant. Un dispositiu amb un endoll micro-A inserit es converteix en un dispositiu OTG A i un dispositiu amb endoll micro-B inserit es converteix en un dispositiu B. El tipus d'endoll inserit es detecta per l'estat de l'identificador de pin.

Pas 15: Eines de la SIM

Un mòdul d’identificació de subscriptors (SIM), àmpliament conegut com a targeta SIM, és un circuit integrat destinat a emmagatzemar de manera segura el número d’identitat de subscriptor mòbil internacional (IMSI) i la seva clau relacionada, que s’utilitzen per identificar i autenticar subscriptors de telefonia mòbil. dispositius (com ara telèfons mòbils i ordinadors). També és possible emmagatzemar informació de contacte a moltes targetes SIM. Les targetes SIM s’utilitzen sempre als telèfons GSM. Per als telèfons CDMA, les targetes SIM només són necessàries per a telèfons nous amb capacitat LTE. Les targetes SIM també es poden utilitzar en telèfons per satèl·lit, rellotges intel·ligents, ordinadors o càmeres. (Viquipèdia)

El programari Windows MagicSIM per a adaptador USB es pot utilitzar amb el dispositiu USB. També hi ha un controlador per al xip USB Prolific PL2303 si cal.

Pas 16: Viu el HackLife

Esperem que us hagi agradat el viatge d’aquest mes cap a l’electrònica de bricolatge. Arribeu i compartiu el vostre èxit als comentaris següents o al grup de Facebook HackerBoxes. Indiqueu-nos si teniu cap pregunta o necessiteu ajuda per res.

Uneix-te a la revolució. Viu el HackLife. Podeu obtenir una bona caixa de projectes electrònics i informàtics piratejables que es lliuren directament a la vostra bústia de correu cada mes. Només cal que navegueu a HackerBoxes.com i subscriviu-vos al servei mensual de HackerBox.