HackerBox 0034: SubGHz: Hatua 15

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:49

Mwezi huu, wadukuzi wa HackerBox wanachunguza Redio iliyofafanuliwa ya Programu (SDR) na mawasiliano ya redio kwenye masafa chini ya 1GHz. Inayoweza kufundishwa ina habari ya kuanza na HackerBox # 0034, ambayo inaweza kununuliwa hapa wakati vifaa vinadumu. Pia, ikiwa ungependa kupokea HackerBox kama hii kwenye sanduku lako la barua kila mwezi, tafadhali jiandikishe kwenye HackerBoxes.com na ujiunge na mapinduzi!

Mada na Malengo ya Kujifunza ya HackerBox 0034:

• Usanidi na Matumizi ya Wapokeaji wa Redio ya SDR
• Uendeshaji wa SDR ya rununu
• Kukusanya Transceiver ya Sub-GHz ya CCStick
• Kupanga programu ya CCStick kwa kutumia Arduino ProMicros
• Kukusanya Wasambazaji na Wapokeaji wa Sauti ya FM

HackerBoxes ni huduma ya sanduku la usajili la kila mwezi kwa vifaa vya elektroniki vya DIY na teknolojia ya kompyuta. Sisi ni watendaji wa hobby, watunga, na majaribio. Sisi ndio waotaji wa ndoto. HACK Sayari!

Hatua ya 1: HackerBox 0034: Yaliyomo ndani ya kisanduku

• Mpokeaji wa Redio inayofafanuliwa ya Programu ya USB (SDR)
• Antenna ya MCX ya Mpokeaji wa SDR
• Bodi mbili za Mzunguko zilizochapishwa za CCStick
• Transceivers mbili za CC1101 na Antena
• Arduino ProMicros mbili 3.3V 8MHz
• Kitanda cha Kusambaza Sauti cha FM
• Kitanda cha Mpokeaji Sauti cha FM
• Cable ya MicroUSB
• Kipindi cha kipekee cha Oscillator "Hertz" Pin

Vitu vingine ambavyo vitasaidia:

• Chuma cha kulehemu, solder, na zana za msingi za kutengenezea
• Kompyuta ya kuendesha zana za programu

Jambo muhimu zaidi, utahitaji hali ya kujifurahisha, roho ya DIY, na udadisi wa hacker. Elektroniki ngumu ya DIY sio jambo dogo, na HackerBoxes hazimwa maji. Lengo ni maendeleo, sio ukamilifu. Unapoendelea na kufurahiya raha hiyo, kuridhika sana kunaweza kupatikana kutokana na kujifunza teknolojia mpya na kwa matumaini kupata miradi kadhaa ikifanya kazi. Tunashauri kuchukua kila hatua pole pole, ukizingatia maelezo, na usiogope kuomba msaada.

Kuna utajiri wa habari kwa washiriki wa sasa, na wanaotazamiwa katika Maswali Yanayoulizwa Sana ya HackerBoxes.

Hatua ya 2: Karibu kwenye Redio ndogo ya GHz

Cue muziki: Radio KAOS

Teknolojia ndogo ya GHz ni chaguo bora kwa programu zisizo na waya zinazohitaji masafa marefu na matumizi ya chini ya nguvu. Uhamisho wa mkanda unaweza kusambaza data kwa vituo vya mbali, mara nyingi maili kadhaa, bila kuruka kutoka kwa node hadi nodi. Uwezo huu wa usafirishaji wa masafa marefu hupunguza hitaji la vituo vingi vya ghali vya msingi au kurudia. Itifaki ndogo ndogo za GHz huruhusu watengenezaji kuboresha suluhisho lao la waya kwa mahitaji yao maalum badala ya kufuata kiwango kinachoweza kuweka vizuizi zaidi kwenye utekelezaji wa mtandao. Wakati mitandao mingi iliyopo ya GHz ndogo hutumia itifaki za wamiliki, tasnia inaongeza polepole mifumo inayotegemea viwango, inayoweza kushirikiana. Kwa mfano, kiwango cha IEEE 802.15.4g kinapata umaarufu ulimwenguni kote na kinachukuliwa na ushirikiano wa tasnia kama vile Wi-SUN na ZigBee.

Baadhi ya masafa ya kupendeza ya kuchunguza ni pamoja na: 88-108 MHz FM MatangazoNOAA Weather RadioAir Udhibiti wa Trafiki315 MHz Fob ya Kuingia isiyo na maana (Magari mengi ya Amerika) 2m Ham Calling (SSB: 144.200 MHz, FM: 146.52 MHz) 433 MHz ISM / IoT902-928 MHZ ISM / IoT

Mbinu anuwai za Kubadilisha sauti hutumiwa kwa aina tofauti za mawasiliano ya redio kwenye masafa haya. Chukua dakika chache kujitambulisha na misingi.

Hatua ya 3: Programu Inayofafanuliwa ya Redio (SDR)

Vipengele vya redio vya jadi (kama modulators, demodulators na tuners) hutekelezwa kwa kutumia mkusanyiko wa vifaa vya vifaa. Ujio wa kompyuta za kisasa na wageuzi wa dijiti-kwa-dijiti (ADCs) huruhusu sehemu nyingi za vifaa vya jadi kutekelezwa katika programu badala yake. Kwa hivyo, programu ya muda hufafanua redio (SDR). SDR inayotegemea kompyuta inapeana utekelezaji wa vipokezi vya redio vya bei rahisi, pana.

RTL-SDR ni dongle ya USB ambayo inaweza kutumika kama mpokeaji wa redio inayotegemea kompyuta kwa kupokea ishara za redio za moja kwa moja. Habari anuwai inapatikana mkondoni kwa kujaribu teknolojia ya RTL-SDR pamoja na mwongozo wa kuanza haraka.

Hatua ya 4: Vifaa vya RTL-SDR USB Dongle

RTL2832U ni demodulator ya utendaji wa hali ya juu ya DVB-T COFDM inayounga mkono kiolesura cha USB 2.0. RTL2832U inasaidia 2K au 8K mode na 6, 7, na 8MHz bandwidth. Vigezo vya moduli, kwa mfano, kiwango cha msimbo, na muda wa walinzi, hugunduliwa kiatomati. RTL2832U inasaidia tuners katika IF (Frequency Intermediate, 36.125MHz), IF-low (4.57MHz), au pato la Zero-IF kwa kutumia kioo cha 28.8MHz, na inajumuisha Usaidizi wa Redio ya FM / DAB / DAB +. Iliyopachikwa na ADC ya hali ya juu (Analog-to-Digital Converter), RTL2832U ina utulivu mkubwa katika mapokezi ya kubebeka. R820T2 Digital Tuner inasaidia operesheni katika anuwai ya 24 - 1766 MHz.

Kumbuka kuwa dongle ya SDR ina kipengee cha MCX coaxial RF kwa wanandoa na antena ya mjeledi wa MCX. Kwa kuwa vyanzo vingi vya ishara ya kawaida na antena hutumia viunganishi vya SMA coaxial, MCX-SMA Coupler inaweza kuwa na manufaa.

Hatua ya 5: Programu ya SDR - Redio ya GNU

Redio ya GNU ni zana ya uundaji wa programu ya bure na chanzo wazi ambayo hutoa vizuizi vya usindikaji wa ishara kutekeleza redio za programu. Inaweza kutumika na vifaa vya nje vya RF vinavyopatikana kwa urahisi kuunda redio zilizoainishwa na programu. Redio ya GNU inatumiwa sana katika mazingira ya hobbyist, kielimu, na kibiashara kusaidia utafiti wa mawasiliano ya wireless na mifumo ya redio ya ulimwengu.

Kuna ladha nyingi na utekelezaji wa Redio ya GNU. GQRX ni tofauti nzuri kwa watumiaji wa OSX na Linux.

Hatua ya 6: SDR ya rununu

Kugusa kwa SDR kunaweza kugeuza simu yako ya rununu au kompyuta kibao kuwa skana ya redio inayoweza bei rahisi na inayoweza kusakinishwa. Sikiliza kuishi kwenye vituo vya redio vya hewani FM, ripoti za hali ya hewa, polisi, idara ya zimamoto na vituo vya dharura, trafiki ya teksi, mawasiliano ya ndege, sauti ya matangazo ya Analog TV, wapenda redio wa HAM, matangazo ya dijiti, na mengi zaidi.

Cable au adapta ya USB ya kwenda (OTG) inahitajika ili kuunganisha dongle ya SDR USB kwenye kifaa cha rununu. Cable ya OTG iliyo na bandari ya nguvu ya ziada (msaidizi) inaweza kuhitajika kuwasha dongle. Bandari ya nguvu ya ziada inaweza kuwa wazo nzuri bila kujali, kwani programu kama SDR Touch inakabiliwa na kumaliza haraka betri za vifaa vya rununu.

Hatua ya 7: Kitanda cha Kusambaza Maikrofoni

Kifaa hiki cha kuuza ni njia rahisi ya kupitisha masafa matatu ya transistor (FM). Inafanya kazi katika masafa ya 80MHz-108MHz yaliyotengwa kwa redio ya matangazo ya FM. Voltage inayofanya kazi ya transmitter ni 1.5V-9V na itapitisha zaidi ya mita 100 kulingana na nguvu iliyotolewa, usanidi wa antenna, tuning, na sababu za umeme wa kawaida.

Yaliyomo ya Kit:

• PCB
• PODA MOJA YA 500KOhm
• Transistors mbili za NPN 9018
• Transistor moja ya NPN 9014
• Inductor MOJA 4.5 (4T5)
• WAPILI 5.5 zamu Inductors (5T5)
• Kipaza sauti moja ya elektroniki
• Resistor ya 1M (BrownBlackGreen)
• Resistors PILI 22K (RedRedOrange)
• Resistors NNE 33ohm (OrangeOrangeBlack)
• Resistors TATU 2.2K (2K2) (RedRedRed)
• Sura moja ya 33uF Electrolytic
• NNE 30pF kauri Capacitors "30"
• NNE 100nF kauri Capacitors "104"
• MMOJA WA 10nF Kauri Capacitor "103"
• MBILI 680pF Ceramic Capacitor "681"
• MBILI 10pF Kauri Capacitor "10"
• Waya ya Antena
• Kipande cha picha ya Betri cha 9V
• Pini za Kichwa (kuvunja pini 2 na 3)

Kumbuka kuwa transistors tatu, kipaza sauti, na capacitor moja ya elektroni lazima zielekezwe kama inavyoonyeshwa kwenye skrini ya silksc PCB. Inductors na capacitors kauri si polarized. Wakati maadili na aina hazibadilishani, kila moja inaweza kuingizwa katika mwelekeo wowote.

Ikiwa wewe ni mpya kwa soldering: Kuna miongozo mingi na video mkondoni juu ya kutengeneza. Hapa kuna mfano mmoja. Ikiwa unahisi kuwa unahitaji msaada wa ziada, jaribu kupata kikundi cha watengenezaji wa eneo au nafasi ya wadukuzi katika eneo lako. Pia, vilabu vya redio vya amateur daima ni vyanzo bora vya uzoefu wa umeme.

Hatua ya 8: Ubunifu wa Kitanda cha Kusambaza kipaza sauti

Ishara ya sauti ya kuingiza inaweza kukusanywa na maikrofoni ya elektroniki iliyo kwenye ubao au kutolewa kutoka kwa chanzo kingine cha umeme kwenye pini za kichwa cha pembejeo. Inaongoza kipaza sauti inaweza kupanuliwa kwa kutumia waya au njia zilizopunguzwa kutoka kwa vifaa vingine ili kuruhusu unganisho na PCB. Kiongozi wa kipaza sauti kilichounganishwa na nyumba ya nje ya kipaza sauti ni risasi hasi kama inavyoonyeshwa kwenye picha.

Kwa transistor Q1, Moduli ya Frequency inafanikiwa wakati frequency ya oscillator ya carrier hubadilishwa na ishara ya sauti. Potentiometer ya kukata inaweza kutumika kurekebisha upunguzaji wa pembejeo ya ishara ya sauti. Ishara ya sauti imeunganishwa na msingi wa transistor Q1 kupitia C2.

Transistor Q2 (pamoja na R7, R8, C4, C5, L1, C8, na C7) hutoa oscillator ya masafa ya juu. C8 ni capacitor ya maoni. C7 ni capacitor ya kuzuia DC. C5 na L1 hutoa tank ya resonant kwa oscillator. Kubadilisha maadili ya C5 na / au L1 kutabadilisha masafa ya kusambaza. Baada ya kusanyiko la awali, masafa ya kusambaza chaguo-msingi yatakuwa juu ya 83MHz. Kusambaza kwa upole zamu za coil L1 kidogo kidogo itabadilisha dhamana ya inductor L1 na kuhama mzunguko wa usafirishaji ipasavyo. Kuweka masafa karibu 88MHz-108MHz itaruhusu ishara kupokelewa kwa kutumia redio yoyote ya FM, pamoja na mpokeaji wa SDR.

Transistor Q3 (pamoja na R9, R10, L2, C10, na C1) huunda mzunguko wa nguvu ya nguvu ya frequency. Ishara iliyobadilishwa imeunganishwa na mzunguko wa kukuza kupitia capacitor C6. C10 na L2 huunda tanki ya kukuza ukuzaji. Nguvu ya juu ya pato inafanikiwa wakati kitanzi cha kukuza cha C10 na L2 kinapangwa kwa masafa sawa na kitanzi cha oscillator ya C5 na L1.

Mwishowe, C12 na L3 hutoa upeanaji wa antena ambapo ishara iliyoimarishwa inaingizwa kwenye antena ya waya kwa usafirishaji kama mawimbi ya umeme wa masafa ya redio.

Hatua ya 9: Kitambulisho cha Mpokeaji wa Frequency Modulation (FM)

Kifaa hiki cha mpokeaji wa FM kinategemea chip ya HEX3653, ambayo ni Demodulator ya FM iliyojumuishwa sana.

Vifaa vinajumuisha:

• PCB
• U1 HEX3653 Chip SMD 16pin
• Q1 SS8050 Transistor ya NPN
• L1 Inductor 100uH
• Y1 32.768KHz Kioo
• R1, R2, R3, R4 Resistors 10KOhm
• C1, C2 Electrolytic Capacitors 100uF
• C3, C5 Capacitors kauri (104) 0.1uF
• C4 kauri Capacitor (33) 33pF
• D1, D2 1N4148 Diode
• Njano LED
• Simu ya Sauti Jack 3.5mm
• Kichwa cha Pini Nne na Jumper
• Pushbuttons tano za muda mfupi
• Mmiliki wa AA Dual AA

Chip ya mpokeaji ya HEX3653 inafanya kazi juu ya masafa ya masafa ya 76MHz-108MHz, ambayo yametengwa kwa redio ya matangazo ya FM.

Vifaa vinajumuisha vifungo vitano vya kushinikiza:

• Mkao wa kurekebisha (TAFUTA +, TAFUTA-)
• Udhibiti wa ujazo (VOL +, VOL-)
• Nguvu (PW)

Mzunguko una voltage ya kufanya kazi ya 1.8-3.6V, ambayo hutolewa kwa urahisi na seli mbili za 1.5V.

Hatua ya 10: Ubunifu wa Kitanda cha Mpokeaji cha HEX3653 FM

Kuna chaguzi mbili za kuingiza antenna.

Waya inaweza kushikamana na pedi ya "A" kwenye PCB au kinga ya waya ya kichwa inaweza kutumika kama antena.

Kichwa cha pini nne hutumika kama ubadilishaji wa antena (iliyoitwa ASW). Uwekaji wa jumper ya kufupisha kwenye ASW huchagua kati ya pembejeo mbili za antena. Pini za kufupisha 1 na 2 njia ya antenna ya nje "A" ishara ya kubandika nne ya chip ya HEX3653. Vinginevyo, kufupisha pini 2 na 3 njia siri ya ngao ya kichwa cha kichwa ili kubandika nne ya chip ya HEX3653.

Piga nne ya chip ya HEX3653 ni pembejeo ya masafa ya redio (RF) kwenye chip ya mpokeaji. Ishara iliyochaguliwa ya RF kwanza hupitia L1 na C4 ambayo hufanya kama kichujio. Kisha diode mbili za kukataza hutumiwa kupunguza voltage ya pembejeo nyingi.

Kichwa cha pini tano (kilichoitwa B) kinaruhusu moduli ya mpokeaji kuunganishwa katika mfumo mwingine. Kuna pini mbili za pembejeo za usambazaji wa umeme (+ V, ardhi) na tatu kwa pato la sauti (kulia, kushoto, ardhi).

Hatua ya 11: Kukusanya Kitanda cha Mpokeaji cha HEX3653 FM

Capacitors tatu kauri na kioo na si polarized na inaweza kuingizwa katika mwelekeo wowote. Hazibadilishani, lakini kila moja inaweza kuzungushwa katika mwelekeo wao. Vipengele vingine vyote lazima vimewekwa kulingana na mwelekeo ulioonyeshwa kwenye skrini ya hariri ya PCB. Kama kawaida, ni bora kuanza na chip ya SMD, halafu nenda kwa vitu vidogo / vifupi zaidi vinavyofanya kazi kutoka katikati ya PCB kuelekea kingo. Ambatisha vichwa, kipaza sauti, na kishikilia betri mwisho.

Hatua ya 12: CCStick

CCStick ni moduli ya transceiver ya redio ndogo ya GHz ya Texas11101 iliyoambatana na Arduino ProMicro. Vifaa viwili vya CCStick vimejumuishwa katika HackerBox # 0034 kwa matumizi kama ncha mbili za kiunga cha mawasiliano au katika usanidi mwingine wa mawasiliano.

Vyombo vya Texas CC1101 (datasheet) ni transceiver ya chini ya GHz ndogo iliyoundwa kwa matumizi ya nguvu ya chini sana ya waya. Mzunguko huo umekusudiwa kwa bendi za Viwanda, Sayansi, na Matibabu (ISM) na Kifaa cha Range fupi (SRD) kwa 315, 433, 868, na 915 MHz, lakini inaweza kupangiliwa kwa urahisi kufanya kazi kwa masafa mengine katika 300- 348 MHz, 387-464 MHz na bendi 779-928 MHz. Transceiver ya RF imejumuishwa na modem inayoweza kusanidiwa sana ya baseband. Modem inasaidia muundo anuwai wa moduli na ina kiwango cha data kinachoweza kusanidiwa hadi 600 kbps.

Hatua ya 13: Arduino ProMicro 3.3V 8MHz

Arduino ProMicro ni msingi wa ATmega32U4 microcontroller ambayo ina interface iliyojengwa ya USB. Hii inamaanisha kuwa hakuna FTDI, PL2303, CH340, au kifaa kingine chochote kinachofanya kazi kama mpatanishi kati ya kompyuta yako na mdhibiti mdogo wa Arduino.

Tunashauri kwanza kupima Pro Micro bila kutengeneza pini mahali. Unaweza kufanya usanidi wa msingi na upimaji bila kutumia pini za kichwa. Pia, kuchelewesha kutengenezea kwenye moduli kunampa mtu kutofautiana kidogo kwa utatuzi ikiwa utapata shida yoyote.

Ikiwa huna Arduino IDE iliyosanikishwa kwenye kompyuta yako, anza kwa kupakua fomu ya IDE arduino.cc. ONYO: Hakikisha kuchagua toleo la 3.3V chini ya zana> processor kabla ya kupanga Pro Micro. Kuwa na seti hii ya 5V itafanya kazi mara moja na kisha kifaa kitaonekana kuwa hakiunganishwi na PC yako hadi utakapofuata maagizo ya "Rudisha kwa Bootloader" kwenye mwongozo uliojadiliwa hapa chini, ambayo inaweza kuwa ngumu kidogo.

Sparkfun ina Mwongozo mzuri wa Pro Micro Hookup. Mwongozo wa Hookup una muhtasari wa kina wa bodi ya Pro Micro na kisha sehemu ya "Kufunga: Windows" na sehemu ya "Kufunga: Mac & Linux." Fuata maagizo katika toleo linalofaa la maagizo ya usanikishaji ili kupata IDE yako ya Arduino iliyosanidiwa ili kusaidia Pro Micro. Kawaida tunaanza kufanya kazi na bodi ya Arduino kwa kupakia na / au kurekebisha mchoro wa kawaida wa Blink. Walakini, Pro Micro haijumuishi LED ya kawaida kwenye pini 13. Kwa bahati nzuri, tunaweza kudhibiti RX / TX LEDs na Sparkfun imetoa mchoro mzuri nono kuonyesha jinsi. Hii iko katika sehemu ya Mwongozo wa Hookup inayoitwa, "Mfano 1: Blinkies!" Thibitisha kuwa unaweza kukusanya na kupakua Blinkies hii! mfano kabla ya kuendelea.

Hatua ya 14: Ubunifu na Uendeshaji wa CCStick

Moduli ya CC1101 na Arduino ProMicro vimeingizwa kwenye upande wa silks wa CCStick PCB. Kwa maneno mengine, moduli mbili ndogo ziko upande wa PCB nyekundu ambayo ina rangi nyeupe juu yake na pini hutoka nje kutoka upande ambao hauna rangi nyeupe juu yake. Rangi nyeupe inaitwa silkscreen ya PCB.

Athari kwenye PCB nyekundu zinaunganisha CC1101 Module na Arduino ProMicro kama hivyo:

CC1101 Arduino ProMicro ------ ---------------- GND GND VCC VCC (3.3V) MOSI MOSI (16) MISO MISO (14) SCK SCLK (15) GD02 A0 [18] GD00 A1 (19) CSN A10 (10) [10]

Kuanza haraka kwa CC1101 ni kutumia maktaba kutoka Elechouse. Pakua maktaba kwa kubofya kiunga cha "pata nambari" kwenye ukurasa huo.

Unda folda ya CC1101 kwenye folda yako ya Maktaba ya Arduino. Weka faili mbili za ELECHOUSE_CC1101 (.cpp na.h) kwenye folda hiyo. Pia tengeneza folda ya mifano ndani ya folda hiyo na uweke folda tatu za onyesho / mfano huko.

Sasisha ufafanuzi wa pini kwenye faili ELECHOUSE_CC1101.h kama hivyo:

#fafanua SCK_PIN 15 # fafanua MISO_PIN 14 #fafanua MOSI_PIN 16 #fafanua SS_PIN 10 #fafanua GDO0 19 #fafanua GDO2 18

Kisha weka faili ya mfano CC1101_RX kwenye CCStick moja na faili ya mfano CC1101_TX kwenye CCStick ya pili.

Kuna rasilimali na miradi mingine kadhaa ya kupendeza ya CC1101 transceiver pamoja na mfano ufuatao:

TomXue Arduino CC1101 Arduino Maktaba

KUMBUKA KUHUSU KUTUMIA VIKOPO:

Kuchukua mfano wa mfano wa Elechouse CC1101_RXinterruprt, unganisha pini mbili za Arduino ProMicro upande wa chini wa CCStick PCB. Hizi ni pini 7 na 19 (A1) ambazo zinaunganisha ishara ya transceiver GDO0 kubandika 7 ya microcontroller, ambayo ni moja ya pini za kukatiza za nje. Ifuatayo, sasisha moja ya laini fafanua mistari iliyojadiliwa hapo juu kuwa "#fafanua GDO0 7 // na 19" kwani GDO0 sasa imerukiwa kutoka kwa pini 19 hadi pini 7. Ifuatayo, katika faili ya CC1101_RXinterruprt, pata laini inayoita kazi inayoambatanishaInterrupt () na badilisha parameter ya kwanza (nambari ya kukatiza) kutoka "0" hadi "4". Hii imefanywa kwa sababu pini 7 ya ProMicro inahusishwa na usumbufu # 4.

Hatua ya 15: FUNGA Sayari

Ikiwa umefurahiya hii inayoweza kufundishwa na ungependa kuwa na kisanduku kizuri cha miradi ya elektroniki na teknolojia ya kompyuta inayoweza kushuka kwenye sanduku lako la barua kila mwezi, tafadhali jiunge na mapinduzi kwa kutumia HackerBoxes.com na ujiandikishe kupokea sanduku letu la mshangao la kila mwezi.

Fikia na ushiriki mafanikio yako katika maoni hapa chini au kwenye Ukurasa wa Facebook wa HackerBoxes. Hakika tujulishe ikiwa una maswali yoyote au unahitaji msaada wowote kwa chochote. Asante kwa kuwa sehemu ya HackerBoxes!