Tamagotchi Uniを分解して�カスタムファームを動かす

JA1TYE/Ryota Suzuki(@JA1TYE)

自己紹介

鈴木　涼太（@JA1TYE)

• 組み込み系エンジニア
• 個人のWebサイトでガジェット分解記事や�JLCPCBとのコラボBlogなどを公開しています
• Web: https://t-techlab.com

​

​

1

Special Thanks:

サイバーおかん⚡タナゴ(@1_design)さん

発売前から狙っていました

• Tamagotchi Uniの存在はインプレスの記事で知った

​

• AWS IoTということは�何かしらWiFi対応のマイコンが�載っているだろうとにらんで予約

​

• 外箱の記載でESP32-S3が搭載されて�いることが分かり余計に気になった

2

https://www.watch.impress.co.jp/docs/news/1506532.html

数日遅れで到着

• Amazonで予約していたが発売日当日には届かず…�数日遅れで入手

​

3

このエリア選択はタイムゾーン選択…？

早速分解

• 山崎(@tomorrow56)さんの分解情報を参考に分解
• 液晶とフレームを分離するところだけ慎重にやったほうがいいかも

​

4

UARTを当ってみる

• ひろみつ(@bakueikozo)さんの情報を参考に�UARTと書き込みモード用ピンを線出し
• 案の定書き込みモードは無効化されていた

5

気を取り直して基板を見てみる

• ESP32-S3を換装して遊ぶにしても�接続周りの情報は必要なので基板を観察した

​

• インダクタが搭載されていない！
• まさかバッテリ直でESP32-S3に給電!?�…と思いきや、DCDCでなくLDOだった
• ESP32シリーズを使うときに便利そうなので�すかさずJLCPCB Part Libraryで注文

​

• 搭載されている各種部品の型番は�TLの皆さんが解析済だった
• 山崎(@tomorrow56)さん
• Slinky Ramune(@GMMan_BZFlag)さん
• なんとカナダ勢の模様！きゅーびっつも分解してて超面白い

​

6

USBからの5V入力周り

液晶

液晶

LDO

Load

SW

Charger

AMP

DAC

加速度

RTC用

水晶

接続状況を追っていく

• ESP32-S3と周辺回路の接続を�テスターと目視でのパターン追跡で解析
• 白基板で見づらいが両面基板なので�じっくり見ていけば追える
• マジョカアイリスの多層基板のような�テクニックは不要

​

• 解析結果はGoogleスプレッドシートで�公開中�Tamagotchi Uni ESP32-S3ピン配置
• ESP32-S3取り外し後に追加で確認し�全ピンの結線を確認済

7

純正ファームの挙動を見る

• ESP32-S3を外す前にI2CとSPIの信号を見てみる
• LCD etc.を動かす前に参考にするため
• 結線解析結果に基づいてESP32-S3から線出し�ロジアナにつないで見てみる

​

8

SPIを見る

• まずは液晶ドライバの型番を確定させるために液晶用のSPIバスを観測
• LovyanGFX(https://github.com/lovyan03/LovyanGFX)で動かせると�いいなと思い…
• 0x11,0xB1,0xB2,0xB3,0xB4…とコマンドを送っていた
• コマンド種別と引数の数からST7735S/Rと判断

​

9

I2Cを見る（1/2）

• I2Cはスレーブアドレス0x10と0x30にアクセスしている
• 0x10はES8156(DAC)が使っていると分かっていたので�0x30が型番不明の加速度センサと推定
• ES8156のレジスタマップは非公開だがEspressifのESP-ADFに�ドライバがあり制御内容は似通っていた

​

10

I2Cを見る（2/2）

• 加速度センサらしきスレーブアドレス0x30へのアクセスは�そんなに数は多くなかった
• 取説を読むに加速度センサは常時ONではなさそうなので�多分起動時は最低限の初期化しかしていない
• パッケージサイズとレジスタマップから加速度センサの品番の�特定にトライ→特定できず…
• ピン配置はBoschっぽいが刻印が違う/レジスタマップも違う
• レジスタマップはSTっぽいが刻印/ピン配置が違う
• 中国系部品ECであるLCSCを見るとそれっぽい中国メーカーのセンサが�ヒットするがどれも微妙に違う

11

ESP32-S3を交換する

• ロジアナで信号を観測できたのでESP32-S3を交換した
• 電池を外してリワーク用のホットプレートで基板を焼く
• はんだが融けたタイミングを狙ってESP32-S3を外す
• 外したあとは秋月で買ったESP32-S3を取り付ける
• 秋月にあるのはPSRAM付きだがピン配置の関係でPSRAMは使用不可

​

12

LCDを動かす

• ピン配置の解析結果とコマンドから判明したドライバIC情報から�LCDの制御にトライした

​

• LovyanGFXを使い以下の設定で動かせた！
• ST7735R/S
• 4線SPIモード
• X/Yの画素オフセット 2pixel

​

• バックライト制御（LovyanGFXで可能）�の他にLCD自体の電源制御もある
• 電池持ち改善のために制御している模様

​

​

13

スピーカーを鳴らす

• 画面が出たところで次は音を出す
• ESP32-S3の他に関係するICは2つ
• ES8156(DAC)
• GPY0031A-HS011(Audio Amp)

​

• ES8156はロジアナでの観測結果をもとにI2Cで初期化
• GPY0031A-HS011はシャットダウンピンがあり制御が必要
• 液晶と同じく電池持ち対策と思われる

​

• I2Sフォーマットで16bitデータを流し込むと発音できた
• ESP-ADFのソースを読んで制御すれば音量制御etc.もできるはず

14

加速度センサを動かす

• 最後の大物、品番不明の加速度センサに挑戦
• アクセスしているレジスタは0x57と0x20
• 加速度センサでアドレス0x57までレジスタがある品種は珍しい
• メーカーやECのサイトをひたすら調査…

​

• STのLIS3DSHが0x57までレジスタを�持っていることを発見
• ただピン配置が違うしReset Valueも違う…
• LIS3DSHをリスペクト(?)したセンサと�想定して制御したところ加速度らしき値が�出た！
• 検出軸の向きがちょっと不思議な気もするけど…
• ±2g設定になっている模様

15

所感

• ホビーユーザーも買えるESP32-S3のモジュールが載っているのは�ちょっとワクワクした

​

• 一番驚いたのはDCDCコンバータではなくLDOを採用している点
• 電池モノなら電池の電力を最後の一滴まで絞りたいところ
• そこをあえて3.4V近辺までしか使わないのは思い切った設計
• たまごっちでの電力消費パターンをよく考えて決めていそう
• 「自分ならどう作るか？」を考えてみるのも面白い

​

• 各周辺回路は徹底的に節電を意識している
• こまめに電源を落とせるような回路になっている

​

16

まとめ

• 新発売のIoTたまごっち”Tamagotchi Uni”を分解して�カスタムファームウェアを動かした
• ESP32-S3を換装して液晶・スピーカー・加速度センサを動かした

​

• 解析ポイントがいっぱいあり発見もある分解しがいのある一品

​

• 部品換装を除けばLiPo採用で液晶付きの遊びやすいキット(?)と�いえそう

​

• そのうちGitHubにサンプルコード公開します

​

• ワールドワイドで販売される製品の分解の楽しさ
• 世界に広がる分解の輪！

17