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Drawbot 해킹: 귀여운 어린이 그림 로봇을 분해하고 커스텀 이미지 그리게 만들기

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어린이용 드로잉 로봇을 리버스 엔지니어링한 해킹기. 8비트 바코드 에뮬레이션, SPI 플래시 덤프, 좌표 기반 이미지 포맷 파싱을 거쳐 커스텀 이미지를 그리게 하는 데 성공.

  • 1

    8비트 바코드 입력 멀티플렉싱 방식을 로직 분석기로 파악

  • 2

    Raspberry Pi GPIO로 바코드 에뮬레이터 제작, 숨겨진 이미지 발견

  • 3

    SPI 플래시에서 254개 이미지 덤프 후 Python으로 raw↔SVG 변환 파이프라인 구축

타겟 선정과 분해

  • 카드의 바코드를 읽어서 미리 정의된 그림을 그리는 어린이용 드로잉 로봇을 해킹한 이야기임. 각 카드에는 8비트 바코드가 있어서 최대 256개의 이미지가 가능한 구조
  • 분해해보니 입력 멀티플렉싱 방식을 사용하고 있었음. VCC1 페이즈에서 센서 1-5를 읽고, VCC2 페이즈에서 센서 6-8을 읽어서 같은 입력 핀을 재사용하는 구조. Saleae 로직 분석기로 확인함

바코드 에뮬레이션과 퍼징

  • Raspberry Pi의 GPIO 핀으로 바코드 에뮬레이터를 만들어서 모든 바코드 값을 퍼징함. 카드 덱에 없는 숨겨진 이미지들을 발견했는데, "Take a bath!" 같은 의외의 그림이 있었음
  • 바코드 방향이 카드 뒷면에서 반전되어 있어서 처음에 데이터가 안 맞았다는 삽질 에피소드도 있음

이미지 덤프와 파싱

  • SPI 플래시 칩을 덤프해서 254개의 드로잉 이미지를 추출함. 처음에 flashrom이 비표준 칩 크기를 잘못 읽어서 35개만 나왔는데, 16MB로 강제 지정하니 전체 데이터가 나옴
  • 이미지 데이터는 좌표 기반 포맷이었고, Python으로 raw data를 SVG로 변환하는 파서와 SVG를 raw data로 역변환하는 제너레이터를 작성함

커스텀 이미지 플래싱

  • ChatGPT한테 좌표 포맷 디코딩을 도움받았는데, "pen up"(펜 들기) 액션을 제대로 처리 못해서 모든 이동에 선이 그어지는 문제가 있었음. 본인 이미지가 연속 선이라 일단 넘어감
  • 최종적으로 커스텀 SVG를 기존 이미지 슬롯에 맞춰 변환하고 플래시에 써서 로봇이 직접 그리게 하는 데 성공함. 플래시 칩을 브레이크아웃 보드에 달아서 프로그래머와 로봇 사이를 왔다갔다 할 수 있게 세팅함
  • 향후 과제로는 이미지 변환부터 플래시 쓰기, 드로잉 트리거까지 원스텝으로 자동화하는 것, 오디오 포맷 디코딩, 로봇 본체 리디자인 등을 언급함

toy_hardware_hacking

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