FoxTrak-M

1. Podstawowe informacje

FoxTrak-M to kompaktowy moduł trackera APRS firmy Fox Delta. Został zaprojektowany jako niewielki moduł do wbudowania we własne urządzenie lub projekt, zamiast jako kompletne urządzenie w osobnej obudowie.

Konstrukcja bazuje na mikrokontrolerach PIC16F84A lub PIC16F628A. Płytka ma około 7 × 4 cm i wykorzystuje złącza goldpin 0,1 cala.

FoxTrak-M jest odmianą wcześniejszego trackera FoxTrak. Główna różnica konstrukcyjna polega na zastąpieniu złączy D-Sub złączami pinowymi, dzięki czemu moduł łatwiej zintegrować z innym urządzeniem.

2. Przeznaczenie

FoxTrak-M jest przeznaczony przede wszystkim do:

automatycznego wysyłania pozycji stacji przez APRS,
budowy mobilnego trackera GPS,
integracji trackera APRS jako modułu we własnym urządzeniu,
współpracy z terminalem FoxView-2,
eksperymentów z własnym firmware dla mikrokontrolera PIC.

Urządzenie jest trackerem nadawczym. Nie jest pełnym terminalem APRS i nie dekoduje odebranych ramek APRS.

3. Sposób działania

Tracker odbiera z GPS dane pozycyjne w formacie NMEA, w szczególności zdania:

$GPRMC

Na ich podstawie generuje sygnał packet radio 1200 bps, który może zostać podany bezpośrednio na wejście mikrofonowe nadajnika.

Do podstawowej pracy nie jest wymagany zewnętrzny TNC.

Automatyczne beacony są wysyłane tylko wtedy, gdy urządzenie otrzymuje z GPS poprawne dane pozycyjne.

4. APRS i obsługiwane funkcje

FoxTrak-M realizuje podstawową funkcję trackera APRS, czyli okresowe nadawanie raportu pozycji.

Firmware DK7IN obsługuje między innymi:

stały interwał beaconów,
zmianę interwału beaconów zależnie od prędkości,
dodatkowy beacon po dużej zmianie kierunku jazdy,
konfigurowalny TX Delay,
konfigurację znaku wywoławczego i innych parametrów APRS,
generowanie tonów testowych do regulacji toru audio.

Urządzenie nie odbiera ani nie interpretuje ruchu APRS z kanału radiowego.

5. Smart Beaconing

FoxTrak-M implementuje wczesną formę adaptacyjnego beaconingu. Częstotliwość wysyłania pozycji może zmieniać się zależnie od prędkości.

Dostępne są dwa zestawy parametrów, wybierane przełącznikiem.

Prędkość	Profil szybszy	Profil wolniejszy
< 4 km/h	25 min	30 min
> 4 km/h	4 min	5 min
> 11 km/h	120 s	160 s
> 24 km/h	60 s	80 s
> 50 km/h	30 s	40 s
> 100 km/h	20 s	30 s
> 150 km/h	10 s	20 s

Pod uwagę brana jest maksymalna prędkość od czasu wysłania poprzedniego beaconu.

Jeżeli prędkość przekracza 15 km/h, urządzenie może również wysłać beacon po znaczącej zmianie kierunku:

ponad 40° w profilu szybszym,
ponad 60° w profilu wolniejszym.

Jeśli poprzednia transmisja nastąpiła mniej niż 10 sekund wcześniej, kolejny beacon zostanie opóźniony.

6. Interfejs GPS i konfiguracja

Ten sam interfejs szeregowy służy do:

odbierania danych z odbiornika GPS,
konfiguracji parametrów zapisanych w pamięci PIC.

Dokumentacja opisuje konfiguratory dla:

DOS,
Windows,
Linux.

Możliwe było również użycie programu konfiguracyjnego TinyTrak.

Przykładowa wersja firmware identyfikowała się jako:

DK7IN V.1.6

Stały interwał beaconów można ustawiać z krokiem 10 sekund, a TX Delay z rozdzielczością około 6,6 ms.

7. Tor radiowy

FoxTrak-M generuje modulację AFSK zgodną z używanym w packet radio systemem Bell 202.

Nominalne częstotliwości tonów to:

1200 Hz
2200 Hz

Do regulacji i diagnostyki urządzenie może generować tony testowe.

Przykładowe polecenia terminalowe:

ESC T 0

generuje ton 1200 Hz.

ESC T 1

generuje ton 2200 Hz.

ESC T M

generuje sygnał mieszany 1200/2200 Hz.

Komunikacja konfiguracyjna opisana w instrukcji używa parametrów:

4800 baud, 8N1

8. Połączenie z radiem

Złącze radiowe udostępnia między innymi:

Sygnał	Funkcja
Audio In	audio z odbiornika do trackera
CD	Carrier Detect, jeśli dostępny
GND	masa
SW1	wejście przycisku natychmiastowej transmisji
Audio Out	audio trackera do wejścia mikrofonowego radia
+5V	zasilanie modułu

Moduł posiada regulację poziomu audio do i z radiotelefonu.

Dostępna jest również opcja dostosowania sterowania PTT do niektórych radiotelefonów przenośnych przez dołączenie rezystora 2,2 kΩ.

9. Złącze GPS / PC

Drugie 8-pinowe złącze 0,1 cala służy do komunikacji z GPS lub komputerem.

Dokumentacja wymienia następujące sygnały:

Sygnał	Funkcja
GND	masa
S0	dane szeregowe OUT
SI	dane szeregowe IN
PI	PTT IN
PO	PTT OUT
A	niewykorzystywane w FoxTrak-M
B	niewykorzystywane w FoxTrak-M

10. Sygnalizacja i elementy sterujące

FoxTrak-M posiada diody LED sygnalizujące stan urządzenia.

Świeci, gdy wykrywana jest transmisja innej stacji.

GPS

Świeci przy poprawnych danych pozycyjnych z GPS. Miga, jeśli dane GPS są odbierane, ale pozycja nie jest prawidłowa.

PTT

Świeci podczas załączenia nadajnika.

Podczas uruchamiania diody wykonują sekwencję inicjalizacyjną, po której może zostać wysłany beacon.

11. Zasilanie

FoxTrak-M wymaga zewnętrznego zasilania:

+5 V DC

Moduł nie posiada własnego stabilizatora 5 V.

Nie zapewnia również zasilania dla odbiornika GPS, dlatego GPS musi mieć osobne źródło zasilania.

12. Firmware

Podstawowe firmware opisane w dokumentacji zostało opracowane przez DK7IN.

Konstrukcja sprzętowa pozwala na zmianę firmware, a w razie potrzeby także zastąpienie PIC16F84A mikrokontrolerem PIC16F628A.

FoxTrak-M był więc projektowany nie tylko jako gotowy tracker, ale również jako platforma do eksperymentów z własnym oprogramowaniem APRS.

13. Ograniczenia

Najważniejsze ograniczenia wynikające z dokumentacji:

brak dekodowania odebranych ramek APRS,
brak funkcji pełnego TNC,
urządzenie koncentruje się na transmisji pozycji GPS,
wymagane zewnętrzne zasilanie 5 V,
GPS nie jest zasilany z modułu,
konstrukcja bazuje na starszych mikrokontrolerach PIC.

14. Zastosowania

Typowe zastosowania FoxTrak-M:

samochodowy tracker APRS,
tracker wbudowany w inne urządzenie,
mobilna stacja GPS/APRS,
eksperymentalna platforma APRS,
projekt edukacyjny związany z AFSK, AX.25 i APRS.

15. Klasyfikacja

Cecha	Wartość
Typ	sprzęt
Klasa	tracker APRS
Kierunek pracy	TX
Pozycja	GPS
Dane GPS	NMEA, GPRMC
Warstwa radiowa	AFSK 1200 bps
Modulacja	Bell 202
Mikrokontroler	PIC16F84A / PIC16F628A
Zasilanie	5 V DC
Interfejs do radia	audio + PTT
Odbiór APRS	nie
Smart Beaconing	tak
Konfiguracja z PC	tak

16. Znaczenie historyczne

FoxTrak-M reprezentuje klasę prostych, sprzętowych trackerów APRS, które pozwalały zbudować mobilną stację pozycyjną bez stosowania pełnego TNC i komputera.

Jego konstrukcja dobrze pokazuje klasyczny model trackera APRS:

GPS
  ↓
NMEA
  ↓
mikrokontroler
  ↓
APRS / AX.25
  ↓
AFSK 1200 bps
  ↓
radio

17. Źródła

Podstawą tego opisu jest dokumentacja producenta:

Fox Delta, FD - FoxTrak-M, Technical information: Compact PIC 16F84A/628A APRS Tracker Module

https://www.foxdelta.com/projects/ftmodule/foxtrak-m.pdf

Dokument datowany jest na 8 czerwca 2008 r.