這些年，我所用過的開源免費 tracker – AVR tracker

 

先來個著作聲明：

WhereAVR 為 N4TXI 所設計的開源免費 Tracker

AVR tracker 為 DH3WR 以WhereAVR為藍本，改良後發佈的開源免費 Tracker 

下一版本，由你接力…

 

前言

就這個blog的編輯方向，免費 Tracker 還是要弄一個出來。

igate 可以用二，三百蚊買件硬件回來，電腦所需的software，是freeware。但如tracker要用起碼$3100 (Yaesu VX-8GR)先可購到， 咁就真係死得。至於買kit，反正都係要焊接，調試；咁點解唔先試一下free既solution。而所費的銀兩，隨時平過買kit的運費。

再者，掌握了這個solution，要用既時就砌個出來，不假外求。更甚者，改code加上合用的功能，適隨尊便。

當然，唔駛錢就需附出汗水，時間。

本篇也不是Atmel AVR 系列MCU 的tutorial，有關這方面的資料，可參考 eXtreme網站。

有關 C 程式用於MCU的教程，可到公共圖書館借到，或google一下 embedded C。

所有有關連結，皆在右欄可找到。

 

AVR Tracker 本尊 – WhereAVR

WhereAVR 在本 Blog 開檔的article也介紹過，現簡述之。作者將之用於外國流行的高空Balloon活動。也由於這點，WhereAVR內附有用IO Port 控制servo的編碼。

我和AVR Tracker的緣份始於APRS4r 的advance設定鑽研，由於APRS4r是德國人設計的，搜尋相關資料無可避免forward 到一些德文ham網站，亂打亂撞發現這個solution。作者附上詳細資料，但全是德文，這也是這個project最困難之處。

AVR Tracker用的MCU為表面銲接32 腳的，WhereAVR用的是DIP一般28腳IC封裝。需留意兩封裝的腳位編號不一樣，應以腳位訊號名為準。

和阿媽WhereAVR 相比，阿仔AVR Tracker 加入以下元素：

1. GPS訊號有效LED(PD2腳)。當收到有效的GPS訊就著LED
2. 啟動了ADC，用來檢測電源輸入電壓(ADC1腳)
3. 啟動了i2c，用來接到i2c 的溫度sensor，TMP275
4. 加入了一個4位DIP switch，增加了多樣軟件設定

 

電路簡述和接駁需知

由於我們是用AVR Tracker，所有零件數值跟AVR Tracker。自行焊接當然用DIP28腳封裝；所以MCU腳位編號跟WhereAVR，或自行參考data sheet。

整個線路以Atmel ATMega8A 為核心，關鍵部份為接到ss，mosi，miso，sck 四腳電阻所組成 R-2R DA converter。以4 bit R-2R DA converter 輸出APRS 所需的音頻訊號packet， 我在約10年前的日本CQ magazine 見過，今終可會一會佢。

維基圖片

 

R11，R13，C10 組成為APRS訊號輸入，WhereAVR 用於處理地面站發出的指令。對我們來說，這部分是備用的。簡單來說，它是利用輸入訊號對MCU產生的中斷的周期，去估出其頻率而再化成有效 AX.25 / APRS訊息。 

i2c 的溫度sensor，TMP275 在最後更新的線路已被移除。

就我的prototype，以下零件需注意:

• 線路圖左下角R18，R21，Q3不需要
• GPS RS232 – TTL部份的R12不需要
• R7 2k2 為 Yaesu系專用，Kenwood系不需要
• 以上提到的R-2R電阻 ladder；R1，R2，R3，R4，R5用1%
• NPN 用一般的黑豆仔就可以，我用CS9018
• GPS訊息LED用黃色
• PTT LED 用紅色
• 接收 LED用綠色

個線路簡潔，兩三晚功夫應可完成。

 

程式下載，工具

下載software為 eXtreme Burner 免費軟件。

工具為淘寶網有售，只值十多元人仔的USBASP。請參考本blog"基本器材篇"一文

 

將現成已編譯好的 hex code 下載至MCU，共有二個hex file需下載。還需設定MCU 的fuse setting。

hex file請從DH3WR網頁下載zip file。

二個hex file 為:

主程式: APRS_AVR_Tracker.hex ，下載至MCU即成，無需修改。

eeprom設定檔: APRS_AVR_Tracker_EEPROM_DH3WR.hex，這個需按個人callsign，喜好修改有關項目，另存檔名備用。

這個設定檔，和相關設定程式太重要。也是我取AVR Tracker，捨 WhereAVR 的原因。Tracker 所需設定，皆放在 MCU 的 eeprom 中。但 WhereAVR 沒有附帶設定程式。如我用WhereAVR 為藍本，然後叫人自行將callsign，等英文字譯做hex碼，再填到相對的eeprom 地址上。我諗無人會跟住做。唔係唔想，而係太煩。

設定程式由DL1NOS編寫，解決了這個問題，而所謂的設定程式，是一個圖象化 ascii to hex碼的反譯器。將設定檔template的數值更改就是了。

介面是德文，不過時間關係，google translate己幫你譯做中文。雖然部份中文譯完都唔多明佢意思。設定程式(AVR_Tracker_CFG_V1.0b)無雖安裝，將file解壓在同一folder即可。

 

 

AVRTracker 可設定項目

• Callsign
• Path(s)
• 靜態文字

可因應移動速度改變以下項目(DIP SW1-2)

• SSID
• ICON
• ICON 表

四款預設 APRS Message，由DIP SW3-4 選擇

六種option

測量電壓補嘗值，預設為50，經實驗証明，無需更改

用設定程式打開作者的範本檔，更改各資料，如callsign，SSID等，然後save as到另一檔案名。以備日後使用。

 

下載步驟:

eXtreme載入主程式(Open Flash)，先下載到MCU (Write => Flash)。

 

然後載入已設定好的設定檔 (Open EEPROM File)，下載到MCU (Write => EEPROM)。那六種option，建議先跟預設的設定。熟能生巧後才嘗試其他組合。

 

Fuse Bits setting

正確value為: Lo:9f Hi:c9 。由於Fuse Bits 的設定錯誤會導致MCU不能工作，所以寫入時，必需將Low，High fuse剔write，再按write。

 

測試過程秘辛

以上過程好似 easy job，順風順水。但其實折騰了差不多兩個月。主因為兩個：Fuse Bits setting 數值錯誤，沒有 Tx delay 設定。

不要盲目跟隨screen dump

 

Fuse setting 數值

Atmel MCU Fuse Bits setting數值 主要用作設定震盪元件種類，高低頻等自選設定組合。原作者的PDF文件內的一個screen dump顯示為 D9, FF。我沒意識到需 countercheck 這個value。照搬如儀。個tracker無反應還好，知有唔妥。最慘係個GPS訊息LED會1秒間隔閃下閃下，好似好正常咁。搞到我以為係work。

花完一大輪功夫後，百思不得其解；用DSO量度一下crystal，點解震到好似未食飯咁。再檢查一下D9, FF這個value，才發現這個value不應用在這個project上。

用回自己對 mega8的認識，設為 ff，c9。反應正常好多。最後，參考完DL2USR有關AVR Tracker的PDF文件(德文)同網站資料；決定為 Lo:9f Hi:c9

 

實戰測試

當GPS輸出有效訊息到tracker後，tracker GPS訊息LED會長著，我的設定是每30秒間隔就發射。

問題來了，發射後，igate接收LED不著；即收回的packet解不到碼。packet的組成，由R-2R負責。數值會影響準繩度，將之換為1%。再試，結果一樣。那唯有以大量 packet 收發測試。結果發現成功率少於10%。唯一較安心是packet的的波型應屬穩定無問題。那剩下兩問題，packet的波幅，和Tx delay。

packet的波幅，我跟據發射機的說明書用DSO調好R7即成。

Tx delay，要測試是否這個問題，先將發射機人手按ptt，等tracker發射時，如igate百收百中，即是這個問題。最後亦証實是這個問題。

Tx delay在一般商品化的tracker是有得設定的。 AVR Tracker則沒有。但又想一下，我遇到的問題，其他ham也會遇到。但點解google一下，外國ham 測試AVR Tracker 沒有遇到同樣問題？

於是想起友台ZAC起igate時，提到開CTCSS會導致Tx/RX Delay，外國的aprs一般情況下係無用tone的。既然個tracker都試到最後一步，不是改code加進Tx delay部份，就是關掉tone試一下。我當然係prefer 後者。果然，即刻掂哂。成功率不少於八成。我亦順應潮流，之後關掉igate 的CTCSS了。

需注意，在收到有效GPS訊息後自動啟動PTT，就算之後收不到GPS訊號，發射部份仍會繼續按時發射最後收到的GPS位置。

 

設定，調較

如你沒有儀器觀察波形，可參考我的數值。VR R7 對地那邊的電阻值是約3-4k。

DIP switch指撥開關的設定

sw1 =兩組SSID，icon設定選擇

• on set2 (Secondary)
• off set1 (Primary)

sw2 

• on =速度小於每小時5公里的情況下視為準靜止狀態，PTT間隔增至7min。反之為機動狀態，PTT間隔降回30秒。
• off = PTT間隔一律為30 秒

sw3-4 

• 4 組預設的APRS訊息

 

新加設了 YouTube VR2XKP 頻道，今後會按需要加入多媒體資訊，去片：

 

 

 

What's Next-功能尚未用盡，同志仍雖努力

以WhereAVR 為藍本，並以AVR Tracker為參考，更改程式，加進更多的功能，例:

• 如ADC的temp sensor，LM35
• Tx delay
• 甚至enable 接收指令功能

現行hex code size不大，佔用IO pin又不多，加進更多功能應是可應附。

 

總結

美國人發明APRS用在 Amateur Radio上。

日本人將之商品化，將tracker 內置於各車，手機中。大大提升APRS活動的普及性。

德國人開源程式風氣之普及，做就了本人使用Igate的APRS4r，AVR Tracker兩個方案，好使好用之餘，且少了一點銅臭味。德國在 Amateur Radio 上的貢獻實也令人敬佩。

 

後記 – 一個階段之終結

行文至此，涉足APRS的三寶：Igate，TNC，Tracker；本blog皆已詳細介紹過。且著眼於以低廉價格成事。不論你是跟著本blog的文章去做；或以錢去解決眼前的問題，即買一些成品回來架設，也應有一點成績了。我經常強調:百論不如一試，就是如此。

我將本文定為APRS入門與初階之完結篇。今後有關APRS的課題，將向中階或以上進發，挑戰更大，失敗率更高。不論成事與否；均盡可能編撰成文，分享過中的苦與樂。