HackerBox 0034: SubGHz: 15 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Šį mėnesį „HackerBox“įsilaužėliai tiria programinės įrangos radiją (SDR) ir radijo ryšį, kurio dažnis yra mažesnis nei 1 GHz. Šioje instrukcijoje yra informacijos, kaip pradėti naudotis „HackerBox #0034“, kurią galite įsigyti čia, kol pasibaigs atsargos. Be to, jei norėtumėte kiekvieną mėnesį gauti tokią „HackerBox“tiesiai į savo pašto dėžutę, užsiprenumeruokite „HackerBoxes.com“ir prisijunkite prie revoliucijos!

„HackerBox 0034“temos ir mokymosi tikslai:

• SDR radijo imtuvų konfigūravimas ir naudojimas
• Mobiliojo SDR operacijos
• „CCStick“sub-GHz siųstuvo-imtuvo surinkimas
• „CCStick“programavimas naudojant „Arduino ProMicros“
• FM garso siųstuvų ir imtuvų surinkimas

„HackerBoxes“yra mėnesio prenumeratos dėžutės paslauga, skirta „pasidaryk pats“elektronikai ir kompiuterinėms technologijoms. Esame mėgėjai, kūrėjai ir eksperimentuotojai. Mes esame svajonių svajotojai. Įsilaužk į planetą!

1 veiksmas: „HackerBox 0034“: dėžutės turinys

• USB programinės įrangos radijo imtuvas (SDR)
• MCX antena SDR imtuvui
• Dvi „CCStick“spausdintinės plokštės
• Du CC1101 imtuvai su antenomis
• Du „Arduino ProMicros 3.3V 8MHz“
• FM garso siųstuvo rinkinys
• FM garso imtuvo rinkinys
• „MicroUSB“kabelis
• Išskirtinis radijo osciliatoriaus „Hertz“kaištis

Kai kurie kiti dalykai, kurie bus naudingi:

• Lituoklis, lydmetalis ir pagrindiniai litavimo įrankiai
• Kompiuteris programinės įrangos įrankiams paleisti

Svarbiausia, kad jums reikės nuotykių jausmo, „pasidaryk pats“dvasios ir įsilaužėlių smalsumo. „Hardcore DIY“elektronika nėra nereikšmingas užsiėmimas, o „HackerBoxes“nėra susilpnintos. Tikslas yra pažanga, o ne tobulumas. Kai atkakliai ir mėgaujatės nuotykiais, mokydamiesi naujų technologijų ir tikimės, kad pavyks įgyvendinti tam tikrus projektus, galite būti labai patenkinti. Siūlome kiekvieną žingsnį žengti lėtai, apgalvoti smulkmenas ir nebijoti prašyti pagalbos.

„HackerBoxes“DUK yra daug informacijos esamiems ir būsimiems nariams.

2 žingsnis: Sveiki atvykę į žemesnio dažnio radiją

Muzika: radijas KAOS

„Sub-GHz“technologija yra idealus pasirinkimas belaidėms programoms, kurioms reikalingas didelis nuotolis ir mažos energijos sąnaudos. Siauros juostos perdavimai gali perduoti duomenis į tolimus mazgus, dažnai už kelių mylių, neperšokdami iš mazgo į mazgą. Ši didelio nuotolio perdavimo galimybė sumažina kelių brangių bazinių stočių ar kartotuvų poreikį. Patentuoti antrinio GHz protokolai leidžia kūrėjams optimizuoti savo belaidį sprendimą pagal konkrečius poreikius, o ne atitikti standartą, kuris gali kelti papildomų apribojimų tinklo diegimui. Nors daugelyje esamų antrinio GHz tinklų naudojami patentuoti protokolai, pramonė pamažu prideda standartais pagrįstas, sąveikaujančias sistemas. Pavyzdžiui, visame pasaulyje populiarėja IEEE 802.15.4g standartas, kurį perima įvairūs pramonės aljansai, tokie kaip „Wi-SUN“ir „ZigBee“.

Kai kurie įdomūs dažniai, kuriuos reikia ištirti, yra šie: 88–108 MHz FM transliacija. NOAA orų radijas, oro eismo valdymas, 315 MHz, be rakto, įvesties nuotolinio valdymo pultas (dauguma amerikietiškų automobilių) 2 m kumpio skambutis (SSB: 144.200 MHz, FM: 146,52 MHz) 433 MHz ISM/IoT902-928 MHZ ISM/ IoT

Įvairių tipų radijo ryšiams šiais dažniais naudojamos įvairios moduliavimo schemos. Skirkite kelias minutes, kad susipažintumėte su pagrindais.

3 žingsnis: programinės įrangos radijo imtuvas (SDR)

Tradiciniai radijo komponentai (pvz., Moduliatoriai, demoduliatoriai ir imtuvai) diegiami naudojant aparatūros įrenginių kolekciją. Šiuolaikinių skaičiavimo ir analoginio skaitmeninio keitiklio (ADC) atsiradimas leidžia daugumą šių tradiciškai aparatinės įrangos komponentų įdiegti programinėje įrangoje. Taigi terminas programinės įrangos apibrėžtas radijas (SDR). Kompiuterinis SDR leidžia įgyvendinti nebrangius plačiajuosčius radijo imtuvus.

RTL-SDR yra USB raktas, kurį galima naudoti kaip kompiuterinį radijo imtuvą tiesioginiams radijo signalams priimti. Internete galima rasti daugybę informacijos, skirtos eksperimentuoti su RTL-SDR technologija, įskaitant greitą pradžios vadovą.

4 žingsnis: RTL-SDR USB rakto aparatūra

RTL2832U yra didelio našumo DVB-T COFDM demoduliatorius, palaikantis USB 2.0 sąsają. RTL2832U palaiko 2K arba 8K režimą su 6, 7 ir 8MHz pralaidumu. Moduliacijos parametrai, pvz., Kodo dažnis ir apsaugos intervalas, yra aptinkami automatiškai. RTL2832U palaiko imtuvus IF (tarpinis dažnis, 36,125 MHz), žemo IF (4,57 MHz) arba nulinio IF išvestis, naudojant 28,8 MHz kristalą, ir apima FM/DAB/DAB+ radijo palaikymą. RTL2832U, integruotas su pažangiu ADC (analoginis-skaitmeninis keitiklis), pasižymi dideliu nešiojamojo priėmimo stabilumu. R820T2 skaitmeninis imtuvas palaiko veikimą 24–1766 MHz diapazone.

Atminkite, kad SDR raktas turi MCX bendraašį RF įėjimą, kad būtų galima prijungti prie pridedamos MCX plakimo antenos. Kadangi daugelyje įprastų signalo šaltinių ir antenų naudojamos SMA koaksialinės jungtys, gali būti naudinga MCX-SMA jungtis.

5 žingsnis: SDR programinė įranga - GNU radijas

„GNU Radio“yra nemokamas ir atviro kodo programinės įrangos kūrimo priemonių rinkinys, kuriame pateikiami signalų apdorojimo blokai programinės įrangos radijo imtuvams įgyvendinti. Jis gali būti naudojamas su lengvai prieinama išorine RF aparatūra, kad būtų sukurtas programinės įrangos radijas. GNU radijas yra plačiai naudojamas mėgėjų, akademinėje ir komercinėje aplinkoje, siekiant paremti belaidžio ryšio tyrimus ir realaus pasaulio radijo sistemas.

Yra daug GNU radijo skonių ir įgyvendinimų. „GQRX“yra puikus variantas OSX ir „Linux“vartotojams.

6 veiksmas: SDR mobiliesiems

„SDR Touch“gali paversti jūsų mobilųjį telefoną ar planšetinį kompiuterį įperkamu ir nešiojamu programinės įrangos radijo skaitytuvu. Klausykitės tiesioginių eterio FM radijo stočių, orų pranešimų, policijos, priešgaisrinės apsaugos ir avarinių stočių, taksi eismo, lėktuvų ryšių, analoginės televizijos transliacijų garso, HAM radijo mėgėjų, skaitmeninių transliacijų ir dar daugiau.

Norint prijungti SDR USB raktą prie mobiliojo įrenginio, reikalingas USB kabelis arba adapteris kelyje. Norint įjungti raktą, gali prireikti OTG kabelio su papildomu (pagalbiniu) maitinimo prievadu. Nepaisant to, papildoma maitinimo jungtis gali būti gera idėja, nes tokia programa kaip „SDR Touch“yra linkusi greitai išsikrauti mobiliųjų įrenginių baterijoms.

7 žingsnis: Mikrofono siųstuvo rinkinys

Šis litavimo rinkinys yra paprastas trijų tranzistorių dažnį moduliuojantis (FM) garso siųstuvas. Jis veikia 80MHz-108MHz dažnių diapazone, skirtame FM transliavimo radijui. Siųstuvo darbinė įtampa yra 1,5–9 V, ir ji perduos daugiau nei 100 metrų, priklausomai nuo tiekiamos energijos, antenos konfigūracijos, derinimo ir aplinkos elektromagnetinių veiksnių.

Komplekto turinys:

• PCB
• VIENAS 500KOhm žoliapjovė
• DVI NPN 9018 tranzistoriai
• ONE NPN 9014 tranzistorius
• ONE 4,5 posūkio induktorius (4T5)
• DVI 5,5 posūkio induktoriai (5T5)
• „ONE Electret“mikrofonas
• ONE 1M rezistorius (BrownBlackGreen)
• DU 22K rezistoriai („RedRedOrange“)
• KETURI 33 omų rezistoriai (oranžinė oranžinė juoda)
• TRI 2.2K (2K2) rezistoriai (raudona raudona)
• ONE 33uF elektrolitinis dangtelis
• Keturi 30 pF keraminiai kondensatoriai „30“
• Keturi 100 nF keraminiai kondensatoriai „104“
• VIENAS 10nF keraminis kondensatorius „103“
• DVI 680pF keraminiai kondensatoriai „681“
• DVI 10pF keraminiai kondensatoriai „10“
• Antenos laidas
• 9V akumuliatoriaus spaustukas
• Antraštės kaiščiai (pertrauka iki 2 ir 3 kaiščių)

Atminkite, kad trys tranzistoriai, mikrofonas ir vienas elektrolitinis kondensatorius turi būti orientuoti taip, kaip parodyta PCB šilkografijoje. Induktoriai ir keraminiai kondensatoriai nėra poliarizuoti. Nors vertės ir tipai nėra keičiami, kiekvienas iš jų gali būti įterptas bet kuria kryptimi.

Jei esate naujokas litavimo srityje: internete yra daug puikių vadovų ir vaizdo įrašų apie litavimą. Štai vienas pavyzdys. Jei manote, kad jums reikia papildomos pagalbos, pabandykite surasti vietos kūrėjų grupę ar įsilaužėlių erdvę savo rajone. Be to, mėgėjų radijo klubai visada yra puikus elektronikos patirties šaltinis.

8 žingsnis: Mikrofono siųstuvo komplekto dizainas

Įvesties garso signalą galima surinkti naudojant įmontuotą elektretinį mikrofoną arba tiekti iš kito elektros šaltinio į įvesties antraštės kaiščius. Mikrofono laidus galima prailginti naudojant kitų komponentų laidus arba apkarpytus laidus, kad būtų galima prijungti prie PCB. Mikrofono laidas, prijungtas prie išorinio mikrofono korpuso, yra neigiamas laidas, kaip parodyta paveikslėlyje.

Esant tranzistoriui Q1, dažnio moduliacija pasiekiama, kai nešiklio osciliatoriaus dažnį modifikuoja garso signalas. Trimmerio potenciometras gali būti naudojamas garso signalo įvesties slopinimui reguliuoti. Garso signalas yra prijungtas prie tranzistoriaus Q1 pagrindo per C2.

Tranzistorius Q2 (kartu su R7, R8, C4, C5, L1, C8 ir C7) užtikrina aukšto dažnio osciliatorių. C8 yra grįžtamojo ryšio kondensatorius. C7 yra nuolatinės srovės blokavimo kondensatorius. C5 ir L1 yra osciliatoriaus rezonansinis bakas. Pakeitus C5 ir (arba) L1 reikšmes, pasikeis perdavimo dažnis. Po pirminio surinkimo numatytasis perdavimo dažnis bus apie 83 MHz. Švelniai paskleisdami ritės L1 posūkius, šiek tiek pakeisite induktoriaus L1 vertę ir atitinkamai pakeisite perdavimo dažnį. Jei dažnis bus maždaug 88–108 MHz, signalas bus priimamas naudojant bet kurį FM radiją, įskaitant SDR imtuvą.

Tranzistorius Q3 (kartu su R9, R10, L2, C10 ir C1) sudaro aukšto dažnio galios stiprintuvo grandinę. Moduliuotas signalas yra prijungtas prie stiprinimo grandinės per kondensatorių C6. C10 ir L2 sudaro stiprinimo derinimo baką. Didžiausia išėjimo galia pasiekiama, kai C10 ir L2 stiprinimo kilpa yra sureguliuota tuo pačiu dažniu, kaip ir C5 ir L1 nešiklio osciliatoriaus kilpa.

Galiausiai, C12 ir L3 užtikrina antenos sukimąsi, kai sustiprintas signalas nukreipiamas į laidinę anteną ir perduodamas kaip radijo dažnio elektromagnetinės bangos.

9 veiksmas: dažnio moduliavimo (FM) imtuvo rinkinys

Šis FM imtuvo rinkinys yra pagrįstas HEX3653 mikroschema, kuri yra labai integruotas FM demoduliatorius.

Į komplektą įeina:

• PCB
• U1 HEX3653 lustas SMD 16 kaiščių
• Q1 SS8050 NPN tranzistorius
• L1 induktorius 100uH
• Y1 32.768KHz krištolas
• R1, R2, R3, R4 rezistoriai 10KOhm
• C1, C2 elektrolitiniai kondensatoriai 100uF
• C3, C5 keraminiai kondensatoriai (104) 0,1uF
• C4 keraminis kondensatorius (33) 33pF
• D1, D2 1N4148 Diodai
• Geltonas šviesos diodas
• Garso telefono lizdas 3,5 mm
• Keturių kontaktų antraštė su trumpikliu
• Penki momentiniai mygtukai
• Dvigubas AA baterijų laikiklis

Imtuvo mikroschema HEX3653 veikia 76MHz-108MHz dažnių diapazone, kuris yra priskiriamas FM transliavimo radijui.

Į komplektą įeina penki mygtukai:

• Dažnio derinimas (SEEK +, SEEK-)
• Garsumo valdymas (VOL +, VOL-)
• Galia (PW)

Grandinės darbinė įtampa yra 1,8-3,6 V, kurią lengvai tiekia du 1,5 V elementai.

10 veiksmas: HEX3653 FM imtuvo rinkinio projektavimas

Yra dvi antenos įvesties parinktys.

Prie PCB „A“kilimėlio galima pritvirtinti laidą arba ausinių laido ekranavimas gali būti antena.

Keturių kontaktų antraštė tarnauja kaip antenos jungiklis (pažymėtas ASW). Trumpo jungiklio išdėstymas ant ASW pasirenka vieną iš dviejų antenos įėjimų. 1 ir 2 trumpieji kaiščiai nukreipia išorinės antenos „A“signalą į keturis HEX3653 lusto kaiščius. Arba 2 ir 3 trumpieji kaiščiai nukreipia ausinių lizdo apsauginį kaištį prie keturių HEX3653 lusto kaiščių.

Ketvirtas HEX3653 lusto kaištis yra radijo dažnio (RF) įėjimas į imtuvo mikroschemą. Pasirinktas RF signalas pirmiausia eina per L1 ir C4, kurie veikia kaip filtras. Tada naudojami du karpymo diodai, siekiant apriboti per didelę įėjimo įtampą.

Penkių kontaktų antraštė (pažymėta B) leidžia imtuvo modulį integruoti į kitą sistemą. Yra du kaiščiai maitinimo šaltinio įėjimui (+V, žemė) ir trys garso išėjimui (dešinė, kairė, žemė).

11 veiksmas: HEX3653 FM imtuvo rinkinio surinkimas

Trys keraminiai kondensatoriai ir kristalas nėra poliarizuoti ir gali būti įdėti bet kokia kryptimi. Jie negali būti keičiami, tačiau kiekvienas gali būti pasuktas savo kryptimi. Visi kiti komponentai turi būti sumontuoti pagal PCB šilkografijoje nurodytą kryptį. Kaip įprasta, geriausia pradėti nuo SMD lusto, o tada pereiti prie mažiausių/trumpiausių komponentų, veikiančių nuo PCB centro link kraštų. Paskutinį kartą pritvirtinkite antraštes, garso lizdą ir akumuliatoriaus laikiklį.

12 žingsnis: „CCStick“

„CCStick“yra „Texas Instruments CC1101“sub-GHz radijo imtuvo modulis, prijungtas prie „Arduino ProMicro“. Į „HackerBox #0034“yra įtraukti du „CCStick“rinkiniai, skirti naudoti kaip du ryšio nuorodos galiniai taškai arba kai kuri kita ryšio konfigūracija.

„Texas Instruments CC1101“(duomenų lapas) yra nebrangus sub-GHz siųstuvas-imtuvas, sukurtas labai mažos galios belaidėms programoms. Grandinė daugiausia skirta pramonės, mokslo ir medicinos (ISM) ir trumpojo nuotolio prietaisų (SRD) dažnių juostoms 315, 433, 868 ir 915 MHz dažnių juostose, tačiau ją galima lengvai užprogramuoti veikti kitais 300–300 MHz dažniais. 348 MHz, 387-464 MHz ir 779-928 MHz juostos. RF siųstuvas -imtuvas yra integruotas su labai konfigūruojamu pagrindinės juostos modemu. Modemas palaiko įvairius moduliacijos formatus ir turi konfigūruojamą duomenų perdavimo spartą iki 600 kbps.

13 žingsnis: „Arduino ProMicro 3.3V 8MHz“

„Arduino ProMicro“yra pagrįstas ATmega32U4 mikrovaldikliu, turinčiu integruotą USB sąsają. Tai reiškia, kad nėra FTDI, PL2303, CH340 ar kitų mikroschemų, veikiančių kaip tarpininkas tarp jūsų kompiuterio ir „Arduino“mikrovaldiklio.

Siūlome pirmiausia išbandyti „Pro Micro“, neuždėjus kaiščių į vietą. Pagrindinę konfigūraciją ir testavimą galite atlikti nenaudodami antraštės kaiščių. Be to, uždelsus lituoti modulį, derinimui reikia mažiau kintamojo, jei kiltų kokių nors komplikacijų.

Jei jūsų kompiuteryje neįdiegta „Arduino IDE“, pirmiausia atsisiųskite IDE formą arduino.cc. ĮSPĖJIMAS: Prieš programuodami „Pro Micro“, būtinai pasirinkite 3.3V versiją skiltyje „Įrankiai> procesorius“. Turint šį 5 V rinkinį, jis veiks vieną kartą, o tada pasirodys, kad įrenginys niekada neprisijungs prie jūsų kompiuterio, kol nesilaikysite toliau pateikto vadovo instrukcijų „Atstatyti į įkrovos įkroviklį“, o tai gali būti šiek tiek sudėtinga.

„Sparkfun“turi puikų „Pro Micro“prijungimo vadovą. Prijungimo vadove yra išsami „Pro Micro“plokštės apžvalga, tada skyrius „Diegimas:„ Windows “ir skyrius„ Diegimas: „Mac“ir „Linux““. Vykdykite nurodymus, pateiktus atitinkamoje tų diegimo instrukcijų versijoje, kad „Arduino IDE“būtų sukonfigūruotas palaikyti „Pro Micro“. Paprastai mes pradedame dirbti su „Arduino“plokšte įkeliant ir (arba) modifikuojant standartinį „Blink“eskizą. Tačiau „Pro Micro“nėra įprasto šviesos diodo 13 kaištyje. Laimei, mes galime valdyti RX/TX šviesos diodus, o „Sparkfun“pateikė nedidelį eskizą, parodantį, kaip. Tai yra prijungimo vadovo skyriuje „1 pavyzdys:„ Blinkies “! Patikrinkite, ar galite surinkti ir atsisiųsti šią „Blinkies“! pavyzdys prieš tęsiant.

14 žingsnis: „CCStick“dizainas ir veikimas

CC1101 modulis ir „Arduino ProMicro“įdedami į CCStick PCB šilkografinę pusę. Kitaip tariant, du mažesni moduliai yra raudonos PCB pusėje, ant kurios yra balti dažai, o smeigtukai išlindę iš šono, kuriame nėra baltų dažų. Balti dažai vadinami PCB šilkografija.

Raudonojo PCB pėdsakai jungia CC1101 modulį ir „Arduino ProMicro“taip:

CC1101 Arduino ProMicro ------ ---------------- GND GND VCC VCC (3.3V) MOSI MOSI (16) MISO MISO (14) SCK SCLK (15) GD02 A0 (18) GD00 A1 (19) CSN A10 (10)

Greita CC1101 pradžia - naudotis „Elechouse“biblioteka. Atsisiųskite biblioteką spustelėdami nuorodą „gauti kodą“.

Sukurkite CC1101 aplanką aplanke „Arduino Libraries“. Į tą aplanką įdėkite du ELECHOUSE_CC1101 failus (.cpp ir.h). Taip pat tame aplanke sukurkite pavyzdžių aplanką ir ten įdėkite tris demonstracinius/pavyzdinius aplankus.

Atnaujinkite kaiščių apibrėžimus faile ELECHOUSE_CC1101.h taip:

#define SCK_PIN 15 #define MISO_PIN 14 #define MOSI_PIN 16 #define SS_PIN 10 #define GDO0 19 #define GDO2 18

Tada įdėkite pavyzdinį failą CC1101_RX į vieną CCStick ir pavyzdinį failą CC1101_TX ant antrojo CCStick.

Yra daug kitų įdomių išteklių ir projektų, skirtų CC1101 siųstuvui -imtuvui, įskaitant šį pavyzdį:

„TomXue Arduino CC1101 Arduino“biblioteka „SmartRF Studio“„Electrodragon CC1101“projektas „CUL ProjectCCManager Project“DIY nanoCUL Kitas „CC1101“mikrovaldiklio sąranka

PASTABA APIE PERTRAUKŲ NAUDOJIMĄ:

Norėdami paimti „Elechouse“pavyzdinio eskizo CC1101_RXinterruprt pavyzdį, prijunkite du „Arduino ProMicro“kaiščius apatinėje „CCStick“plokštės pusėje. Tai yra 7 ir 19 kaiščiai (A1), jungiantys siųstuvo -imtuvo GDO0 signalą su mikrovaldiklio 7 kaiščiu, kuris yra vienas iš išorinių pertraukimo kaiščių. Tada atnaujinkite vieną iš aukščiau aptartų kaiščio apibrėžimo eilučių į „#define GDO0 7 // ir 19“, nes GDO0 dabar perjungiamas iš 19 kaiščio į 7 kaištį. Toliau faile CC1101_RXinterruprt raskite linijos iškvietimo funkciją attachInterrupt () ir pakeiskite pirmąjį parametrą (pertraukos numerį) iš „0“į „4“. Tai daroma todėl, kad „ProMicro“7 kaištis yra susijęs su 4 pertraukimu.

15 veiksmas: nulaužkite planetą

Jei jums patiko šis „Instructable“ir norėtumėte, kad kiekvieną mėnesį į jūsų pašto dėžutę nusileistų įdomi elektronikos ir kompiuterinių technologijų projektų dėžutė, prisijunkite prie revoliucijos apsilankę „HackerBoxes.com“ir užsiprenumeruodami mūsų mėnesio staigmenų dėžutę.

Pasiekite ir pasidalykite savo sėkme komentaruose žemiau arba „HackerBoxes“„Facebook“puslapyje. Žinoma, praneškite mums, jei turite kokių nors klausimų ar jums reikia pagalbos. Dėkojame, kad esate „HackerBoxes“dalis!