Skip to content
aprs.helpWiedza i zasoby APRS

VP-Digi

VP-Digi to samodzielny sterownik digipeatera AX.25 oraz modem TNC KISS przeznaczony między innymi do APRS.

Projekt powstał jako niewielkie, niedrogie i energooszczędne urządzenie oparte na mikrokontrolerze STM32. Łączy funkcje sprzętowego TNC, modemu Packet Radio i rozbudowanego digipeatera APRS.

Oficjalne repozytorium projektu:

https://github.com/sq8vps/vp-digi

Dokumentacja:

https://github.com/sq8vps/vp-digi/blob/main/doc/manual_pl.md

VP-Digi jest projektem open source i nadal jest rozwijany. Kolejne wersje przynoszą poprawki, nowe funkcje modemów, rozwój FX.25 i usprawnienia obsługi AX.25 oraz KISS.

Po co VP-Digi?

VP-Digi jest ciekawą alternatywą dla klasycznych TNC i dużych komputerów używanych do obsługi stacji APRS.

Typowa instalacja może wyglądać tak:

Radio
  |
audio + PTT
  |
VP-Digi
  |
KISS / USB / UART
  |
APRSBox / komputer / inna aplikacja

Urządzenie może również pracować całkowicie samodzielnie jako digipeater:

Radio
  |
audio + PTT
  |
VP-Digi

Nie wymaga wtedy Raspberry Pi, komputera PC ani systemu operacyjnego.

Nowoczesna konstrukcja

VP-Digi zostało zbudowane wokół mikrokontrolera STM32F103.

Taka architektura pozwala realizować cyfrowo między innymi:

  • modulację i demodulację,
  • wykrywanie zajętości kanału,
  • kodowanie i dekodowanie AX.25,
  • obsługę FX.25,
  • filtrowanie duplikatów,
  • funkcje digipeatera,
  • KISS TNC,
  • generowanie beaconów.

Nie jest to więc prosty tracker ani generator ramek, lecz pełny kontroler warstwy radiowej Packet Radio i APRS.

Zgodność z AX.25 i APRS

Jedną z najważniejszych cech VP-Digi jest poprawna obsługa AX.25, czyli protokołu będącego podstawą klasycznego Packet Radio i APRS.

Urządzenie może pracować jako:

  • modem AX.25,
  • TNC KISS,
  • digipeater APRS,
  • generator beaconów,
  • modem dla Packet Radio,
  • warstwa radiowa dla zewnętrznego oprogramowania.

Dzięki interfejsowi KISS może współpracować z wieloma aplikacjami bez stosowania własnościowego protokołu producenta.

Przykład:

VP-Digi
   |
KISS
   |
APRSBox

albo:

VP-Digi
   |
KISS
   |
oprogramowanie Packet Radio

Obsługiwane modemy

VP-Digi obsługuje kilka różnych modemów.

1200 Bd Bell 202

Klasyczny modem APRS na VHF:

AFSK 1200 Bd
1200 / 2200 Hz

To podstawowy tryb używany przez klasyczny APRS na paśmie 2 m.

300 Bd Bell 103

Tryb przeznaczony głównie do pracy na HF:

AFSK 300 Bd
1600 / 1800 Hz

9600 Bd G3RUH

VP-Digi obsługuje również:

GFSK 9600 Bd
G3RUH

Ten tryb wymaga odpowiedniego toru radiowego i zwykle dostępu do sygnału typu flat audio.

Nie każde radio nadaje się do pracy 9600 Bd przez standardowe wejście mikrofonowe i wyjście głośnikowe.

1200 Bd V.23

Dostępny jest także alternatywny modem:

AFSK 1200 Bd
1300 / 2100 Hz

zgodny z V.23.

FX.25

VP-Digi obsługuje także FX.25.

FX.25 jest rozszerzeniem AX.25 o korekcję błędów FEC opartą na kodach Reed-Solomona. Może zwiększyć prawdopodobieństwo poprawnego odbioru ramek w trudniejszych warunkach radiowych, pozostając kompatybilnym z klasycznym AX.25.

VP-Digi może:

  • odbierać AX.25,
  • odbierać FX.25,
  • nadawać AX.25,
  • nadawać FX.25.

Obsługę FX.25 można konfigurować niezależnie dla odbioru i nadawania.

Wykrywanie zajętości kanału

VP-Digi nie opiera DCD wyłącznie na pojawieniu się poprawnie zdekodowanych danych.

Wykrywanie zajętości kanału bazuje na obecności prawidłowego sygnału modulującego.

Pozwala to wcześniej rozpoznać, że kanał jest zajęty i ograniczyć liczbę kolizji.

W praktyce radio współpracujące z VP-Digi powinno pracować z otwartą blokadą szumów.

KISS TNC

Jedną z najważniejszych funkcji VP-Digi jest tryb KISS.

W tym układzie VP-Digi zajmuje się warstwą radiową:

AX.25
modulacja
demodulacja
PTT
DCD

a zewnętrzna aplikacja obsługuje logikę wyższego poziomu.

Może to być na przykład:

  • APRSBox,
  • klient Packet Radio,
  • aplikacja Winlink,
  • własne oprogramowanie,
  • narzędzia diagnostyczne.

Dzięki temu VP-Digi nie jest ograniczone wyłącznie do roli digipeatera.

USB i dwa porty UART

Urządzenie oferuje:

  • USB,
  • UART1,
  • UART2.

Każdy z portów może pracować niezależnie w trybie:

  • KISS,
  • monitora ramek,
  • terminala konfiguracyjnego.

Pozwala to zbudować elastyczną instalację, na przykład jeden port przeznaczyć na KISS dla aplikacji APRS, a drugi na monitoring i diagnostykę.

Digipeater APRS

VP-Digi posiada rozbudowany mechanizm digipeatera.

Można skonfigurować między innymi:

  • 4 aliasy typu New-N, na przykład WIDEn-N,
  • 4 aliasy proste,
  • maksymalną liczbę przeskoków,
  • tryb trace,
  • tryb direct-only,
  • viscous delay,
  • filtrowanie ramek,
  • bufor duplikatów.

To daje znacznie większą kontrolę niż w prostych sterownikach retransmisji.

Viscous delay

VP-Digi obsługuje mechanizm viscous delay.

Zamiast retransmitować ramkę natychmiast, digipeater może chwilę odczekać i sprawdzić, czy pakiet nie został już powtórzony przez inną stację.

Jeżeli tak się stanie, własna retransmisja może zostać pominięta.

Pomaga to ograniczyć:

  • niepotrzebne duplikaty,
  • zajętość kanału,
  • liczbę retransmisji.

Jest to szczególnie przydatne w obszarach z kilkoma nakładającymi się digipeaterami.

Direct-only

Dla poszczególnych aliasów można również włączyć tryb direct-only.

W takim przypadku digipeater retransmituje tylko pakiety odebrane bezpośrednio od stacji źródłowej.

Pozwala to ograniczyć ponowne powtarzanie ramek, które przeszły już przez inne digipeatery.

Filtrowanie stacji

VP-Digi umożliwia filtrowanie ramek według znaku wywoławczego.

Dostępne są dwa tryby:

  • blacklist,
  • whitelist.

Możliwe jest więc blokowanie wybranych stacji albo dopuszczenie tylko określonych znaków.

Ochrona przed duplikatami

Digipeater posiada bufor wykrywający powtarzające się pakiety.

Zapobiega to wielokrotnej retransmisji tej samej ramki odebranej różnymi drogami.

Czas bufora można konfigurować.

Beacony

VP-Digi umożliwia skonfigurowanie do 8 niezależnych beaconów.

Dla każdego można ustawić między innymi:

  • treść,
  • interwał,
  • opóźnienie,
  • ścieżkę APRS,
  • włączenie lub wyłączenie.

Przykładowy beacon:

!5002.63N/02157.91E#VP-Digi

Monitor ramek

VP-Digi może pracować jako monitor ruchu AX.25.

Na porcie szeregowym można obserwować odebrane pakiety, co jest przydatne podczas:

  • uruchamiania stacji,
  • kontroli konfiguracji,
  • diagnostyki toru audio,
  • analizy ruchu Packet Radio i APRS.

Niskie zużycie energii

Jedną z największych zalet VP-Digi jest bardzo mały pobór prądu.

Według dokumentacji projektowej urządzenie pobiera około:

40-50 mA

Ma to szczególne znaczenie w instalacjach:

  • zasilanych z akumulatora,
  • zasilanych solarnie,
  • znajdujących się na obiektach bez stałego zasilania,
  • pracujących jako autonomiczne digipeatery,
  • działających przez całą dobę.

W takich zastosowaniach większą część energii zwykle zużywa radiotelefon, a nie sam sterownik.

Otwarty i rozwijany projekt

VP-Digi jest projektem open source.

Repozytorium udostępnia:

  • kod źródłowy,
  • schemat,
  • dokumentację,
  • gotowe firmware,
  • historię zmian.

Projekt jest rozwijany, a kolejne wersje wprowadzają poprawki i nowe funkcje.

To ważna cecha w przypadku urządzenia infrastrukturalnego, które ma pracować długo i zgodnie z protokołem.

Dla kogo jest VP-Digi?

VP-Digi dobrze sprawdzi się, gdy potrzebny jest:

  • autonomiczny digipeater APRS,
  • energooszczędny węzeł pracujący 24/7,
  • sprzętowy modem KISS,
  • modem Packet Radio,
  • interfejs radiowy dla APRSBox lub innego oprogramowania,
  • urządzenie do eksperymentów z AX.25 i FX.25,
  • niewielka stacja terenowa lub solarna.

VP-Digi a modem programowy

VP-Digi i rozwiązania takie jak Dire Wolf reprezentują dwa różne podejścia.

VP-Digi

mikrokontroler
mały pobór energii
brak systemu operacyjnego
samodzielny digipeater
KISS

Modem programowy

komputer
karta dźwiękowa
większa moc obliczeniowa
większa elastyczność DSP
łatwiejsza integracja z usługami sieciowymi

W instalacji autonomicznej VP-Digi może być prostsze i bardziej energooszczędne.

W bardziej rozbudowanej stacji może natomiast pracować jako modem KISS dla zewnętrznego oprogramowania.

Podsumowanie

VP-Digi jest dobrym przykładem współczesnego sprzętu APRS.

Łączy:

  • zgodność z AX.25,
  • obsługę FX.25,
  • kilka rodzajów modemów,
  • rozbudowany digipeater,
  • KISS,
  • USB i UART,
  • bardzo mały pobór energii,
  • otwarty kod źródłowy,
  • aktywnie rozwijane oprogramowanie.

Dzięki temu może pracować zarówno jako autonomiczny digipeater, jak i jako modem dla większego systemu APRS.

To rozwiązanie szczególnie interesujące tam, gdzie liczą się zgodność z protokołem, niezawodność, małe zużycie energii i możliwość pracy bez pełnego komputera.

Dokumentacja

Najważniejsze źródła: