9600 baud Kiss mode TNC 試製

 

 

本文的先導文章 “保持冷靜，提升速度。from-aprs-1200-to-9600 ” 是數年前的，請先參考閱讀，這裡不重覆。

 

前言

本 Blog 以 aprs 為切入點介紹業餘無線電，雖 aprs 往往就是1200 baud 了。但也不斷尋找機會講高速 9600 baud (下文全稱 96)。

個人情感上，96 TNC 是本 Blog 在 aprs 仍缺的一塊 puzzle，極希望補上一可行，價格合理，同好可仿造的方案。齋講 1200，網上資料多的是，無需睇我。

這個 project 由年頭搞到年尾，除私務繁忙外，缺乏一個 96 on air 的平台也是一個難處。

為此我的最終方案是:

以 Direwolf 配 SDR 手指，作為一 9600 Rx-only i-Gate 和作兼容性測試。

將 FTM-350 設為 96，作為驗証，對 talk 機。
以 TH-F7 設為 96，配 aprsis-32 ，接本文介紹的 96 TNC。

最後以 96 速率，作簡單的短訊，email 通訊測試。

 

先講 96 tnc

首先，緊記兩件事：

Teensy 剛推出了 4.0 型號。我們用不著，選回 ver 3.6 就 ok 了。至於原作提到也可用 ver 3.2 (size 較細和便宜)，本文提到的 PCB 是支援的。

但由於大部份參考文章，圖片也是用 ver 3.6，也無謂為省一點錢也購入最終不合用的東西，所以購入的是 3.6。

Arduino studio 最新版 1.8.10 暫不兼容 Teensy 的 plugin (裝不到)，所以用回 1.8.9 就 ok 了。

 

Pi-Teensy / TNC-Pi9k6

硬件原是一開源方案，是 G8BPQ 設計，並開發出一種用在 HF 的 protocol，名為 ARDOP。

網上也有 PCB gerber 檔供下載。無需自行花時用萬用板接駁，成功率高。本文也已此為基礎。

Link: (內附線路圖)

https://www.seeedstudio.com/Teensy-TNC-for-Raspberry-Pi-V4T-g-1097792

W2FS 據此硬件為藍本，軟件修改以支援 1200bps / 9600bps kiss mode。是一商品化 open source 套件。名為 TNC-Pi9K6 。

這應是暫時唯一網上找到可供自製的 9600 速率 tnc 方案。

所以兩者線路基本上是一樣的，但 PCB，我們就是用 G8BPQ 設計的原裝貨。

原裝貨的是好處是，接到 Rpi 的 Rx/Tx pin 是用 jumper 分開的。我們只需將 Teensy 那邊接到一 TTL to USB  module，就可連到電腦了。

 

另也設一 jumper for 電源 5V 和 GND。接到 TTL to USB 的 module 就可 USB 取電。

 

 

線路對比

 

Pi Teensy TNC

 

TNC-Pi9k6

 

原線路 cap c7，c6 在 TNC-Pi9k6 砍掉了。不關鍵照跟即可。

c5 如用在已內置 DC blocking cap 的收發機接口上，無需接上電容，短路之即可。

 

 

組裝

開始前詳閱 TNC-Pi9k6 的說明書。
link:
http://www.tnc-x.com/TNCPi9K6.pdf

理論解說：
https://www.tapr.org/pdf/DCC2017-TNC-Pi9k-KD0QYN.pdf

零件很少，沒難度可言。唯一留意的是 PCB 電阻用了 1/8w size 的。一般 1/4w 電阻放不下，需斜傾。1/8w 電阻在麥氏有售。

留意五枚 LED 極性方向不一，右邊一枚是反向的。

LED 功能表示由右起分別是 PTT，Rx，IRS，ISS 和 最後的不知名。用得著的只是 PTT 和 RX。其他當 reboot 時的走馬燈吧。

與 Rpi 連接的 40pin header，其實需用到的是 Rx Tx Gnd 5V GPIO18 幾針而已。最終不是用在 Rpi 的用飛線接 Rpi 即可。

Teensy 和二款 IC 在 Digikey 購入。

留意電子 Volume IC MCP4261是有分不同內阻值的。我們用的是 50K ohm，即 part no. MCP4261-503E/P。

接對講機的有三接頭可選，minidin，db9，pin header。

Mini din 無可否認較美觀，但之後如要拆開超麻煩。

Pin header 簡單但易損壞，所以還是用 DB9。

 

 

惱人的 hex file

到 TNC-Pi9k6 下載完整的 zip file

http://www.tnc-x.com/TeensyProjects.zip

爆開後，在folder  “TeensyProjects\SM_Teensy” 內有一個 hex file  “SM_Teensy.ino.TEENSY36.hex” ，心諗今次發達，做少好多。在 Teensy PJRC 網站下載其編程軟件，將 Teensy 的 micro USB 接到電腦的 USB port，按序將 Hex file 下載到 Teensy 內。

Boot 機係無問題，LED 如走馬燈閃一遍。但就是不能和 Rpi 設定程式溝通。由於疑點是在 Rpi 那邊，所以浪費了相當長時間 trouble shoot。

最後，還是自行 compile 的才 work。方法簡介如下:

首先確認 Arduino studio 是 ver 1.8.9 或以下。然後到 Teensy PJC 下載 plugin 並安裝之。

將上述 zip file 爆開後的 TeensyProjects ，抄到 arduino的 default location。

留意內附的兩檔案，boards.txt 和 platform.txt 需抄到的地方與說明所述有異，跟內附的 readme 做。

打開 ino 檔， board 選 Teensy 3.6，sketch Verify/Compile 並上載到 Teensy 內。

怕麻煩的，我將我的 hex file 上載到此。

完成後，將 Teensy 插到 pcb 上備用。

 

Rpi準備

Rpi 只是用來 config TNC 的設定，我最終的用途不是在 Rpi 上，所以簡單為主。

連 update 也不做了。在 X windows 環境下，作基本設置將 serial  打開，就下載設置 zip file。

解壓後，如放在 tmp folder，有可能 reboot 後不見了，所以抄回 download folder，按 open current folder in terminal。

 

由於是 Linux 環境，我們需先設置兩檔案的權限。俾盡佢 777

查看是否可和 tnc 通聯，並讀入預設值

sudo ./pitnc_getparams /dev/serial0 0

 

 

一切順利應見到這個畫面。否則你將陷入苦戰，留意 Rpi 3B的 serial port 給了 BT 使用，需轉回給系統使用。

四個 parameter 需更改。

將 on air speed 轉為 9600

sudo ./pitnc_setparams /dev/serial0 0 8 96

將 Tx delay 改為 100

sudo ./pitnc_setparams /dev/serial0 0 1 100

將 Tx 電平設為 96，即約 1V

sudo ./pitnc_setparams /dev/serial0 0 10 96

將 Rx 電平設為 0，即自動調較

sudo ./pitnc_setparams /dev/serial0 0 9 0

 

之後以 command reboot 一下，再讀入 parameter 確認讀數 ok。

sudo ./pitnc_setparams /dev/serial0 0 15 2

無問題可 shutdown Rpi。

拔掉兩接到 Rpi Rx Tx 的 jumper，接上一 TTL to USB module。module 需是可從 USB port 取電(5V) 供下位機那種。

一個 96 TNC 就完成了。

 

9600 iGate 的設立

承舊文，以 Direwolf + SDR 設立一個程序是相若的。

只是舊文是 ver1.3，現在的是 1.5。

首先跟 Raspberry Pi APRS 文件內容安裝。

然後需按 Raspberry Pi SDR iGate 安裝 rtl-sdr library 。如不安裝，下文提到的調校會出現 error 訊息。

調校

9600 要求較高，不調校的情況，盡管是用高精度的 SDR 手指，效果是相當不濟的。

調校需一個準確的訊號源，一般網上是介紹接收到電話基站的 GSM 訊號。

但以 SDR 手指自身震盪頻率去得出誤差值 ppm，這避免了接收和干擾問題。

留意所謂高精度手指，其誤差值 0.5ppm 是指線路使用基本頻率震盪器的誤差值。

乘大左後，誤差值也隨之增加。

以這個 command，每1分鐘取樣 ppm 值，等 10 鐘後再取平均值。

rtl_test -p60

以我的 SDR 手指為例，取 7ppm。

 

再輸入以下 command 踢著 9600 Rx iGate。

rtl_fm -p 7 -f 144.64M -o 4 -s 48000 | direwolf -c sdr.conf -r 48000 -B 9600 –

 

有了這個 ppm 補償值後，短期測試接收成功率是 100%。

 

實戰

首先將 96 tnc 接到 TH-F7。留意收發機必需支援 9600 baud 才可用在 9600 baud 方案上。

將 TH-F7 設為 9600 bps，連接方式設為 TNC。TNC 模式支援 squelch，但這個 TNC 沒 squelch 輸入。雖用回普通的 MIC/SP  也可，但就受機上的 volume 影響輸出值。用回 TNC 較易成事。

將 TNC 接到電腦一 USB Port，成功連接後到裝置管理員查看 com port 編號。

在 aprsis32 (vr2xkp-8) ，設一新 port。選該 com port 號，參數 19200，8n1。

用已設好 9600 的 FTM-350 (vr2xkp-6) 發射一個 beacon (dummy location)，iGate 和 aprsis32 均可解碼。

 

aprsis32 發射給 FTM-350 的 SMS 訊息，也可成功解碼。

 

 

從 aprsis-32 發出中文 SMS 訊息到 Android phone (VR2XKP-3)，訊息支援中文。

 

 

 

 
APRS to Email，sure no problem

有 Ham 友想為在地設立一 radio email system，作為 disaster 備用方案。這就是 Pi Gate 方案的目的。

到其官網，下載 Rpi 的 image，跟著 user guide 就可設立一個 gateway 或 client 了。

Pi Gate 方案的好處是可於 email 內嵌入圖片。

覺得複雜限制多 (不是人人都喜用 Rpi )。其實唔介意純文字 email 的，更簡單用 aprsis32  也可。

在 aprsis-32 選 email，就可發出簡單的純文字電郵訊息了。

 

 

 

 

從 aprsis-32 發出電郵，約有幾分鐘時滯才收到。

最後提醒一下，不論任何形式的 on air to email /sms，總有一個接上 Internet 的 Gateway 去處理。可以是 aprs.fi 的network，也可以是自行設立的 Pi gate 等方案。

 

總結

網上甚少介紹支援 9600 速率的 TNC，希望這文能帶給大家一些新點子。

這個開源的方案伸延性高：例

原方案是在 HF 下運作的 300 baud 系統，有設立 HF 電台的同好一試無妨。

將 Rx Tx 接到一 BT module 如 HC-05 等，設定好速率是 19200 和 Teensy 溝通即成為一個支援 9600 on air 的 BluetoothTNC 了。

這是一美國同好的設計，起用在地的 Teensy 模塊，是有點貴之餘，也用不盡其功能。將其開源程式移植到其他 arduino 平台如上一文的 STM32L432 上，既省錢又較易入手。

Teensy 本就內置 micro USB port 了，但就需另置 TTL-to RS232 模塊去和電腦 talk，是有點無奈的。更改程式將之用回 usb 也是一個好課題。

參數設定兩程序是在 RPi 運作的，唔用 Rpi 方案就會覺得搵搞。而這些 arduino 模塊剩餘的 GPIO 眾多，將之用來設定一些參數(如1200/9600) 也是可行的

線路上的電子 volume ic 是 MCP4261 是難尋的。但想通了也不外是兩個 vr 而已。 用兩個 50k VR 取代並以人手調校也是一個降低成本的辦法

open source 方案就是留有空間給想像。

 

 

剩餘物資免費贈有緣人

 

pcb 做了十塊回來，用唔哂也不值錢。本地同好想進入 9600 的世界裡，可 FB 私訊或電郵給我，先到先得，郵寄送遞，送完即止。

沒有條件，但為免浪費，來函的同好需証明你已有關鍵的兩零件，即 Teensy 3.6 和電子 volume ic  MCP4261-50k。

証明可以是照片，或網上商店的訂單。總之証明到就 ok 了。所有通訊資料寄出後銷毀不留檔。