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aprs.helpAPRS-Wissen und Ressourcen

dsTNC und dsDIGI

dsTNC ist ein AFSK-1200-Hardwaremodem und KISS-TNC-Controller, entwickelt von Tomek SP9UOB.

Auf derselben Hardware kann auch die Firmware dsDIGI betrieben werden, wodurch das Gerät zu einem eigenständigen APRS-Digipeater wird.

Projektseite dsTNC:

https://sp9uob.verox.pl/dstnc.html

Beschreibung von dsDIGI:

https://sp9uob.verox.pl/dsdigi.html

Das Projekt ist ein interessantes Beispiel für digitale Signalverarbeitung in einem APRS-Hardwaremodem.

Anstelle eines klassischen analogen Modem-ICs übernimmt ein dsPIC30F4013 die AFSK-Decodierung.

Zwei Anwendungen derselben Hardware

Die dsTNC-Hardware kann zwei grundlegende Rollen übernehmen.

KISS TNC

Funkgerät
  |
Audio + PTT
  |
dsTNC
  |
KISS
  |
Computer / APRS-Anwendung

In diesem Modus übernimmt das Gerät das AFSK-Modem und die AX.25-Schicht, während externe Software die weitere Paketverarbeitung übernimmt.

Eigenständiger Digipeater

Mit installierter dsDIGI-Firmware kann das Gerät ohne Computer arbeiten:

Funkgerät
  |
Audio + PTT
  |
dsDIGI
  |
APRS-Digipeater

Dieselbe Platine kann somit sowohl als Hardwaremodem als auch als autonomer APRS-Knoten eingesetzt werden.

DSP statt klassischem Analogmodem

Eine der interessantesten Eigenschaften von dsTNC ist die Art der Demodulation.

Das Design verwendet digitale Signalverarbeitung, DSP.

Das Audiosignal des Empfängers gelangt über einen Tiefpassfilter zum ADC des Prozessors.

Die weitere Verarbeitung erfolgt in Software.

Vereinfachter Empfangspfad:

Funkgerät
  |
Audio
  |
Filter
  |
ADC
  |
DSP
  |
AX.25

Dadurch können fortgeschrittenere Demodulationsalgorithmen verwendet werden, ohne einen klassischen Modem-IC einzusetzen.

Sehr effektiver AFSK-1200-Demodulator

Dies ist eine der stärksten Seiten der Konstruktion.

Der Autor verwendete einen Algorithmus, der von einer Lösung von Thomas Sailer HB9JNX inspiriert wurde.

Bei Tests mit der bekannten WA8LMF APRS Test CD decodierte dsTNC auf der zweiten Spur korrekt:

900 Frames

Im selben Test decodierte ein klassisches Modem auf Basis des TCM3105:

747 Frames

Das Ergebnis zeigt die Effektivität des DSP-Demodulators, insbesondere bei verrauschten und verzerrten Signalen.

AFSK 1200

Der grundlegende Betriebsmodus von dsTNC ist klassisches APRS:

AFSK 1200 Bd
1200 Hz / 2200 Hz
Bell 202

Dies ist die übliche Modulation für klassisches APRS im 2-m-Band.

Das Empfangsaudio wird vom ADC des Prozessors abgetastet. Das Sendesignal wird digital per PWM erzeugt und nach Filterung dem Sender zugeführt.

KISS TNC

Die dsTNC-Firmware implementiert KISS TNC.

Der serielle Port kann mit:

57600 bit/s

betrieben werden.

Dadurch kann das Gerät unter anderem mit folgenden Anwendungen arbeiten:

  • APRS-Anwendungen,
  • Xastir,
  • UI-View,
  • Linux-AX.25-Stack,
  • anderer KISS-kompatibler Software.

KISS stellt eine einfache und weit verbreitete Schnittstelle zwischen Modem/TNC und Anwendung bereit.

Damit ist dsTNC nicht an ein bestimmtes Programm gebunden.

dsDIGI

Eine alternative Firmware für dieselbe Hardware ist dsDIGI.

Damit kann das Gerät als eigenständiger APRS-Digipeater arbeiten.

Die grundlegende Konfiguration umfasst:

  • Rufzeichen,
  • Digipeater-Alias,
  • Position,
  • Höhe,
  • APRS-Symbol,
  • Beacon,
  • Beacon-Intervall,
  • Beacon-Pfad,
  • TXDELAY,
  • TXTAIL,
  • Geschwindigkeit der seriellen Schnittstelle.

Die Konfiguration erfolgt über ein einfaches Textterminal.

WIDE1-1

dsDIGI wurde hauptsächlich für den Betrieb als lokaler Digipeater mit:

WIDE1-1

entwickelt.

Der Alias kann geändert werden, und die Implementierung unterstützt einen Alias vom Typ WIDEn-N.

Dies ergibt eine einfache und übersichtliche Konfiguration für einen lokalen Digipeater.

Eigener Beacon

dsDIGI kann automatisch einen eigenen Positionsbeacon erzeugen.

Konfigurierbar sind unter anderem:

  • Rufzeichen,
  • Breitengrad,
  • Längengrad,
  • Höhe,
  • Symbol,
  • Kommentar,
  • Pfad,
  • Intervall.

Die Position wird automatisch dem Beacon-Inhalt hinzugefügt.

So kann sich der Digipeater im APRS-Netz korrekt identifizieren.

Telemetrie

Eine interessante dsDIGI-Funktion ist die Erzeugung von APRS-Telemetrie.

Das Gerät kann melden:

  • Versorgungsspannung,
  • Temperatur bei angeschlossenem DS18B20,
  • Anzahl empfangener Pakete,
  • Anzahl gesendeter Pakete.

Damit lässt sich der grundlegende Zustand der Installation aus der Ferne beobachten.

Bei einem Digipeater an einem schwer zugänglichen Standort ist das sehr nützlich.

Diagnoseinformationen

dsDIGI beschränkt sich nicht auf die Wiederholung von Paketen.

Das Terminal kann Informationen über empfangene Frames anzeigen, darunter:

  • Quelle,
  • Ziel,
  • Pfad,
  • Inhalt,
  • decodierte Position,
  • Entfernung vom Digipeater,
  • Richtung zur empfangenen Station.

Zum Beispiel:

Dist = 56 km
bearing = 78 degrees

So lässt sich der lokale Verkehr bequem ohne zusätzliche APRS-Software beobachten.

Digipeater-Status

dsDIGI erzeugt auch eigene Statusinformationen.

Darin können enthalten sein:

  • Betriebszeit,
  • Anzahl empfangener Frames,
  • Anzahl wiederholter Pakete.

Damit lässt sich die Aktivität des Geräts einfach beurteilen.

Einstellung des Sendepfads

Die Firmware kann außerdem Testtöne erzeugen:

1200 Hz
2200 Hz

Sie können zum Einstellen des Audiopegels und der Sendedeviation verwendet werden.

Das ist bei der Inbetriebnahme eines Hardwaremodems sehr praktisch.

Einfache Konstruktion

Ein Vorteil von dsTNC ist die relativ geringe Zahl an Bauteilen.

Die meisten Modemfunktionen werden softwareseitig durch den dsPIC-Prozessor realisiert.

Laut Autor benötigt die Schaltung keine spezielle Abstimmung.

Nach dem Programmieren des Prozessors besteht der wichtigste Inbetriebnahmeschritt in der korrekten Einstellung des Audiopegels.

DSP-basiertes Hardwaredesign

dsTNC und dsDIGI sind ein interessantes Beispiel für APRS-Hardware auf DSP-Basis.

Das Projekt kombiniert:

  • digitale AFSK-Demodulation,
  • KISS,
  • autonomen Digipeater,
  • APRS-Telemetrie,
  • Positionsanalyse empfangener Stationen,
  • einfache Diagnose über Terminal.

Die auf der Projektseite verfügbare dsDIGI-Firmware v1.25 trägt das Datum:

24. November 2013

Das Projekt bleibt technisch interessant und zeigt den praktischen Einsatz eines dsPIC als APRS-Modem und Controller.

Rollen von dsTNC und dsDIGI

Der Unterschied lässt sich einfach zusammenfassen.

dsTNC

Funkgerät
  |
AFSK-Modem
  |
KISS
  |
externe Anwendung

Vor allem ein Hardwaremodem und TNC.

dsDIGI

Funkgerät
  |
AFSK-Modem
  |
Digipeater-Logik

Ein eigenständiger Digipeater auf derselben Hardware.

Die installierte Firmware bestimmt die Funktion des Geräts.

Für wen ist das Projekt interessant?

dsTNC und dsDIGI können interessant sein für Personen, die:

  • einen Hardware-KISS-TNC nutzen möchten,
  • einen einfachen autonomen Digipeater benötigen,
  • mit AX.25 und AFSK 1200 experimentieren,
  • sich für DSP-Demodulation interessieren,
  • eine Hardwareimplementierung eines APRS-Modems untersuchen möchten,
  • bereits ein dsTNC- oder dsDIGI-Gerät besitzen.

Ein besonders interessanter Teil des Projekts ist der effektive DSP-Demodulator von dsTNC.

Dokumentation

Wichtige Quellen:

Auf der Projektseite sind außerdem verfügbar:

  • Schaltplan,
  • Stückliste,
  • Bestückungszeichnung,
  • PCB-Layout,
  • Firmware,
  • Änderungsverlauf.