史上最簡單平宜 iGate 方案，Direwolf + SDR 入門應用

 

前言

近月從管理平台發現不少舊文的溜灠率奇高，其中多和 TNC 有關；估計是新一批 Ham 蠢蠢欲試。

有人試，就是這個 blog 的動力。不過可行方案太多，實不能續一測試評頭品足。

Anyway，現在介紹一個易設的 iGate 方案，以我的標準來說，應是最簡單的方案了，原因是無需銲接，MCU 編程等。

這是在 Raspberry Pi 上運行 DireWolf + SDR 手指方案。

 

APRS 入門之路

新 ham 入門，遇到的首個問題是要找到志同道合的人交流、測試。發射無人接收與回應是令人沮喪的。

語音方面，不外 in band，到中繼嗌 CQ，但回應也不是必然的。

APRS 方面，起一個私家陣較適合，不論陰晴，在家隨時就可測試；想到街外試，也只需放條天線到窗邊就 ok，不假外求。

 

Why Direwolf + SDR

對初學者來說:

• Direwolf 作者很用心做了很詳細的說明書，只需跟著照做一晚時間就搞掂，無需四處張鑼 guideline ，反覆測試。
• Direwolf 功能強大，一個 solution 包含 tracker ，iGATE ，digipeater 等等功能。可專注一個 solution 玩法，繼而成精。
• Rpi + SDR 不需要外配接收機，成本最平。
• 這是一個 Rx only iGate，純接收的 iGate；設定成功率極高。與可發射的相比，可發射硬件的設定是和 Echolink 一樣的。不過新手遇到問題往往是 sound dongle 與接收機的接線，音量配搭。這沒有固定統一的方案可用，只能各施各法。
• 與其他 TNC 方案相比，Direwolf + SDR 手指方案無需銲接，MCU 編程。這些對不善於硬件處理同好更方便。這是軟件年代的好處。
• 與其他類似功能的 Linux package 如 multimon-ng 相比，Direworlf 優化了在 Rpi 的運行。自稱解碼率也相當高。

 對我來說:

• Direwolf 支援 APRS 9600。能整合 APRS 1200/9600 應用是我的心願，雖前路十分漫長。
  
• Direwolf 支援 APRS telemetry。 整合後應可將 AD 數值回傳，功能和商用品看齊。

 

硬件預備

降低成本，我用的是舊款的 Raspberry Model B；OS 則是最新的 Jessie。當然你用最新的 Rpi 2/3 會更爽。

 

SDR 手指，以前實驗用開的。

整個方案成本約港幣 $300 而已。對比自製 TNC 的成本，銲接人工時間；或商品化的 Tracker/iGate 的售價約 $700 (未計運費)；這個價錢既無敵，學到的更多。

 

軟件設置

最新的 Jessie 預設的是登入 X windows GUI 介面，是我們不需的。我們到 Preferences 一欄，更改設定預設為 CLI (文字模式)。其他設定如鍵盤，time zone 等也請設定好。

 

 

GPU memory 下調到 16 以節省記憶體。之後請 reboot。

reboot 登入後，我們先剷除一個用不著又大 size 的 package :

sudo apt-get purge wolfram-engine

這樣就釋放了 640M 了。對一張幾 G 容量的 SD card 來說，這是很寶貴的資源。

 

安裝準備

安裝前先將 SDR 手指接上 Rpi 的 USB Port。

另先在自己的電腦下載 Direwolf 完整檔，詳閱 folder doc 內的說明書。這裡只講皮毛速成的東西，所以一定看說明書。

官網連結
https://github.com/wb2osz/direwolf

重點必閱兩個 pdf 文件
Raspberry-Pi-APRS
Raspberry-Pi-SDR-IGate

第一個文件我們這個 project 只需 6-12 頁。
第二個文件只三頁。

先參考第一份文件，由第六頁開始。

 

 

安裝步驟

先 check 一下 bundle 的 gcc 是否支援 floating point。
gcc –v

這會回傳一大堆參數，其以應有 –with-fpu=vfp –with-float-hard 。

例牌動作，更新 Rpi 的 software，firmware
sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade
sudo apt-get dist-upgrade
sudo rpi-update

然後 reboot
sudo reboot

刪除附送的音效 package
sudo apt-get remove –purge pulseaudio
sudo apt-get autoremove
rm -rf /home/pi/.pulse

又  reboot
sudo reboot

1.3，1.4 章節有關 IP6 設定和備份可不理。原因 IP6 一般家用環境用不著，這個方案的設定也很簡單，失敗再來也是只一晚半晚的時間。

安裝所需的 sound library
sudo apt-get install libasound2-dev

下載 DireWolf 源碼
cd ~
git clone https://www.github.com/wb2osz/direwolf
cd direwolf

2.3 章節 有關 hamlib 無需安裝。

2.4 章節是用來作 tracker 的設定。這裡也用不著。有機會另文再談。所以直跳 2.5 節

編繹與安裝 DireWolf

cd ~/direwolf
make
sudo make install
make install-rpi

make install-conf

DireWolf 安裝完成。可試執行之

cd ~
direwolf

由於我們還未設定相關的音頻輸入，所以會見到錯誤訊息，不要緊，跟著就完成。

這之後就是參考 Raspberry-Pi-SDR-IGate 了。

 

安裝 SDR 所需的 library

sudo apt-get install cmake build-essential libusb-1.0-0-dev

下載，編繹 SDR driver
cd ~
git clone git://git.osmocom.org/rtl-sdr.git
cd rtl-sdr
mkdir build
cd build
cmake ../ -DINSTALL_UDEV_RULES=ON -DDETACH_KERNEL_DRIVER=ON
make
sudo make install
sudo ldconfig

所有安裝動作完成。

留意，說明書內所提到的 home directory 是 /home/pi 。

原文說 sdr.conf 在 /usr/share/doc/direwolf/examples。但實測發現 sdr.conf 己在 home directory。

 

編輯這個 sdr.conf 檔:
nano sdr.conf

將兩處 xxx 改為你的業餘電台呼號連 SSID，以我的測試平台為例是 VR2XKP-15。

將 123456 改為你的 passcode。

將 IGSERVER 後的 server 改為亞洲的 asia.aprs2.net。

按 ctrl-x ，選 y 儲存。

為求安心，做我最善長的動作，又 reboot 一下。

 

測試

登入後，執行以下指令呼叫 direwolf 開工。

rtl_fm -f 144.64M – | direwolf -c sdr.conf -r 24000 -D 1 –

144.640M 是 144.640MHz。可按自身環境需要調到其他頻道。

24000 是 sample rate 24000。留意說明書有部份章節是 44100。這裡我們無需用到這樣高的 sample rate。

留意中段的頻率顯示為144892000Hz，而不是144.640MHz。原因不明

 

我用 FTM-350 作為 tracker，發射一個 beacon，不需一會就能顯示在 aprs.fi。

下方顯示接收到的 Packet 內容

 

VR2XKP-6 成功顯示在 aprs.fi 地圖上

一個簡單 Rx-iGate 就完成了。然而這簡單歸簡單，他也不會將自身坐標 plot 到 aprs.fi 地圖上。

先按 ctrl + c 離開。

參考 direwolf.conf 的 iGate 一欄，將接收用的一行
的例子移除前綴 # 號，加進 sdr.conf 即可。如想加進comment，也是照辦煮碗的在後面加進 comment=”xxxxxxx”

PBEACON sendto=IG delay=0:30 every=60:00 symbol=”igate” overlay=R lat=22^29.14N long=114^20.83E comment=”test”

需一行完成。

經緯坐標也是新 ham 經常混淆的參數，因有不同表示規格。可到 http://netvicious.com/gps/ 檢索你的位置，就可得出各規格的經緯坐標值。

這裡用度+小數；但例子中也有 UTM 格式的，用那款格式是悉隨專便。

加進 PBEAON 一欄後，再運行 direwolf，就可顯示 iGate 預設位置

為保私穩，我們可將位置設到家附近的公園，休憩地方，馬路等公眾地方即可。

 

搞掂。兩機的坐標均為 dummy data。我都希望有咁既 coverage

 

調校？

如本 blog SDR 文章內提到，這些廉價 SDR 手指長期運作會發熱，繼而發生頻率漂移。這是理論。但就我過住的測試，盡管天時暑熱下運作幾小時，也不會因此而影響接收 (或影響咗我都唔知)。

畢竟，是在 VHF 接收 1200 AFSK 而已，要求不高的。再者我們的 iGate 放在室內環境，温差也不太。

但如很介意，我會建議在 24×7 運行後一兩個星期後測試是否誤碼很多，再行調校會較實際。過熱頻率漂移不會無限遠，兩星期要漂都漂盡。正常無影響的也無需多此一舉。

Raspberry-Pi-SDR-IGate 最後章節內提到的調校手續，是以 NOAA-1 衛星訊號為基準。但這顆衛星既遠離香港，以衛星作為基準對初學者接收也很有難度。

 

 

我們可參考 KK4NXA 放到網上的 Creating an APRS iGate Using RTL-SDR 的 PDF 文檔。第 10，11 頁。簡單來說，是以 GSM 手提電話頻道作參考，計算出誤差並記下。

 

What’s Next

對新 Ham 來說，想進入 APRS 世界裡，這是第一步。
熟習操作後，可進一步設定有發射功能的 iGate。
熟能生巧，有了一 set 完整的 APRS 設備後，更多新東西等著你探索

For me :
DireWolf 著眼於 APRS 9600 運用。現成東西就可起個 APRS 9600 設備出來，I like it。

而 APRS 9600 的發射配置，應也和舊文 D-Star iGate 的接線一樣，又是現成的東西。唔試對自己唔住。

其他附帶功能也很有趣，值得測試一下。

 

硬件 TNC 等設備的將來

軟件、互聯網年代下，新軟解方案只會越趨完善。我認為硬件 TNC 將續漸退下舞台。硬件 TNC 的剩餘價值在於供電就運行，無電就停機的簡單邏輯上；較適合用於電源唔穩定的惡劣環境。

這是電腦和 Rpi 不能及的，時停電對 Hard disk，讀寫中的 SD card 是致命。

 

總結

藏器於身，即時使用。用來形容這個方案最適合不過。

 

這是 2016 年八月的 iGate 地圖。 新 Ham 可會留下你的足跡

 

下期上映

是久違了的傳感器應用系列，需環境所限不太成功，但也可介紹一下新玩意。