PC31P: Publiphone à cartes

En parcourant le vide-greniers de Sens je suis tombé sur un « Publiphone à cartes », un des tout premiers modèles qui a été déployé en France, en juin 1983 dans la ville de Blois.

Selon sa plaque signalétique, il s’agit de la référence PTT « 722 882 A », il était fabriqué par Crouzet et utilisait des brevets BULL pour la partie carte. Il répondait au nom de PC31P à volet basculant motorisé. Le clapet motorisé servait à limiter la fraude avec des cartes modifiées reliées par un câble à dispositif externe.

Il n’y a évidement pas tellement de documentation technique officielle, néanmoins les différentes sources permettent d’obtenir les informations suivantes:

• Ce publiphone était alimenté par la ligne téléphonique uniquement, il n’est pas clair si ce modèle en 48 volts continus (qui est la tension des lignes téléphoniques analogiques classiques) ou en 96 volts continus. La résistance d’une ligne téléphonique est de l’ordre de 100 Ohms par kilomètre, il est probablement difficile de tirer plus de 50mA d’une telle ligne. Le modèle PF32 qui est sorti quasiment en même temps utilisait une deuxième ligne pour disposer de plus de puissance, les générations suivantes étaient alimentées en 96 Volts afin de pouvoir déployer des cabines plus loin de leur central téléphonique.
• Comme l’alimentation était faible une batterie NiCd était chargée lorsque le publiphone n’était pas utilisé, la batterie fournissait ensuite le courant nécessaire. Si un publiphone était très sollicité il ne disposait plus d’assez de courant en fin de journée et il arrivait que des utilisateurs voient leur carte bloquée dans l’appareil, une variante du clapet avec un bouton rouge de déverrouillage est apparue, avant d’être remplacée par un lecteur fixe laissant ressortir une partie de la carte.
• Ce publiphone n’était compatible qu’avec les Télécartes dites « 1G », qui étaient de simples cartes à mémoire sans protection cryptographique, contrairement aux T2G qui sont apparues par la suite.
• Il était raccordé à une URP 1G (Unité de raccordement de publiphone) qui était une ligne téléphonique analogique avec un système numérique pour le dialogue avec le publiphone (un modem spécialisé). L’URP n’envoyait la tonalité sur la ligne téléphonique que lorsque les contrôles sur la carte étaient finalisés.

Construire un système capable d’émuler une URP est difficilement réalisable, cela nécessite un grand travail de rétro-ingénierie. Néanmoins nous allons voir qu’il doit être possible de remplacer l’électronique interne par une plus moderne (VOIP exemple). Les éléments tels le clavier, l’afficheur et l’accepteur de cartes sont facilement accessibles et disposent chacun de leur propre connecteur.

Sur la photo ci-dessous nous voyons l’intérieur du publiphone qui est composé des éléments suivants:

• L’essentiel de la surface est prise par une carte mère sur laquelle se greffe une carte fille qui comprend la RAM et les EEPROM contenant le logiciel
• Une carte supportant l’afficheur (en haut à gauche)
• Une carte avec le clavier (en dessous de la carte afficheur)
• Le moteur de verrouillage du clapet (à droite de la carte afficheur)
• L’interface carte à mémoire (derrière le plastique translucide)
• L’accumulateur NiCd (caché en bas derrière la carte mère)

Le processeur est NSC800NI, un des nombreux clones du célèbre Z80, un processeur 8 bits, avec 64 ko d’adressage et une fréquence d’horloge de 2.5MHz (Oui… MHz, pas GHz). J’ai fait mes armes sur un Z80A, quand j’avais 13 ans je savais même désassembler l’assembleur Z80 à la main à partir du code hexadécimal.

Le processeur est épaulé par:

• un D3-6402R-9 qui est un UART (une interface série)
• un NSC810AN1, le constructeur le décrit comme « une version de luxe des périphériques de la série NSC800 ». Il contient:
  • 2 timers de 16 bits avec un prédiviseur
  • 3 ports parallèles (2 ports de 8 bits, 1 port de 6 bits qui est en fait partagé avec les timers)
  • 128 octets de RAM statique (la documentation parle de 1024 bits organisés en 128*8)

La carte mère contient un certaine nombre de connecteurs, dans l’ordre de gauche à droite et de haut en bas (Note: Il ne semble pas y avoir de J7):

• J1: Clavier (HE10, 10 points)
• J4: Afficheur (HE10, 14 points)
• J6: Accepteur de cartes (8 points, dont 7 utilisés)
• J8: Accumulateur NiCd
• J9: Carte ligne (5 points: arrivé ligne, fil de terre, détecteur d’ouverture du publiphone)
• J10: Carte fille (32 points)
• J3: motorisation du clapet (12 points dont 10 utilisés)
• J2: Contacteur de raccrochage du combiné
• J5: Combiné (4 fils)

La carte fille contient:

• 7 puces (W1 à W7) HN27C64G-20 ( 8192-word x 8-bit UV Erasable and Programmable CMOS ROM)
• 2 puces (W9 et W13) TC5517APL2 (2048 word x 8-bit CMOS static RAM)
• 1 puce (W8) HM3-6116-9 (2048 word x 8-bit CMOS static RAM)
• 3 puces servant au décodage d’adresse et à la sélection des EPROM et SRAM (Chip Enable/Chip Select). Du classique: un 74HC138N (1 parmi 8) pour la sélection des EPROM, un 74HC10N en cascade avec un 74HC139 (double 1 parmi 4) pour la sélection des SRAM.

Les TC5517APL2 et HM3-6116-9 semblent être des équivalences, le premier est fabriqué par Toshiba, le second par MHS (Matra), il s’agit certainement juste d’une affaire d’approvisionnement.

Le publiphone dispose donc de 56ko de mémoire pour les programmes et de 6ko de RAM statique (plus facile à gérer que la RAM dynamique).

Détail amusant qui montre bien combien cet appareil est ancien, deux des puces de SRAM sont étiquetées « W. Germany »:

L’afficheur est un afficheur LCD de type matrice de points (5*7), xx colonnes sur 2 lignes. Il y a 3 contrôleurs NEC D7227G:

Une puce spécialisée dans la téléphonie assure l’interface avec la ligne téléphonique, un TCA3383A-DP de Motorola, ses principales fonctions sont les suivantes:

• Interface avec la ligne téléphonique
• Interface avec le microphone et l’écouteur
• Alimentation à partir de la ligne téléphonique
• Support de la numérotation décimale ou DTMF

Bien que les collectionneurs prêtent une grande attention au respect de l’intégrité du matériel, la réutilisation d’un tel publiphone n’est pratiquement possible qu’en remplaçant la carte principale.

Une piste de rénovation serait de passer en VOIP:

• D’utiliser un Raspberry Pi 3B+ avec un HAT PoE pour l’alimentation à distance depuis un switch PoE (afin de rester fidèle au principe de l’alimentation par ligne)
• D’utiliser une carte son USB pour l’écouteur et le microphone
• Pour simuler la partie carte à puce il est possible d’utiliser un lecteur RFID, il peut s’agir alors d’une émulation, en utilisant par exemple un serveur Asterisk qui gère la notion de carte prépayée

Sources:

• Histoire de la Publiphonie Française : « Publiphones à cartes 1G » © Claude Rizzo-Vignaud
• Collection historique Orange: « publiphone à cartes type PC 31 P »