Главная

При создании данного модема стояла задача наладить обмен телеметрической информацией между удаленными объектами и диспетчерским пунктом. Условия местности (сложный горный рельеф, отсутствие коммуникаций, большие диапазон расстояний от 500м до 70км, небольшой объем передаваемой информации - пакеты от 4 до 80 байт, температурный диапазон от минус 40 до +50 градусов) и другие условия (бюджет, наличие радиочастот и радиостанций диапазона 160 и 400МГц) определили задачу.

Найти готовые серийно выпускаемые модемы для работы с FM-радиостанциями не удалось, те которые были слишком дорогие и избыточны либо не подходят по характеристикам, к тому же для таких объемов (менее 50 шт.) не удалось найти поставщика. Кроме того, на объектах частично использовалось старое оборудование с низкими скоростями обмена (до 300 бод), этим же обусловлено наличие интерфейса ИРПС. Использование готовых радиомодемов невозможно по причине их недостаточной мощности.
За основу был взят аппаратный FFSK модем CMX469.

В макетах и одиночных разработках были попытки использовать схемы на различной элементной базе (PSK, на 561ГГ4 и др.), но они значительно проигрывают по параметрам и повторяемости. Контроллер передачи и преобразования синхронных данных в асинхронные PIC18F452. Некоторая избыточность контроллера обусловлена местными условиями - прежде всего доступность и постоянное наличие на складе.

В данной статье представлена несколько сокращенная версия модема и программного обеспечения контроллера, ограничены скорость, настройки и сервисные функции, отсутствует адресация. Модем проверялся и работает на радиостанциях Motorola GM340 диапазон 400МГц.

Характеристики модема (в скобках параметры, реализованные в полной версии):

• Модуляция - FFSK;
• Скорость обмена по радиоканалу - 1200 бод (300, 1200, 2400, 4800 бод);
• Уровень выходного FFSK сигнала - 10…775 мВ, для радиостанций Motorola необходим уровень 170 мВ.
• Динамический диапазон входного сигнала 100…1000 мВ, оптимально 200…400 мВ
• Количество ошибок/бит при отношении сигнал/шум 12дБ: 0,00025, при 20дБ: 10е-8.
• Формат синхронного байта - стартовый бит, 8 бит данных, бит четности, стоповый бит;
• Пакет контролируется первый байт 85 + пакет + 2 байта КС, КС - 2 байтная сумма всех байт пакета (85 + 2байта адрес + пакет + 2 байта CRC);
• Время на включения передатчика - ~150мс - достаточно для большинства радиостанций при отключенном шумоподавителе на приемной стороне (выбирается от 1мс до 1000мс с шагом 1мс)
• Скорость обмена по асинхронному порту 100, 300, 600, 1200 бод (300, 600, 1200, 2400, 9600, 19200 бод);
• Длина асинхронного пакета от 1 до 128 байт (от 1 до 500 байт)
• Формат асинхронного байта - стартовый бит, 8 бит данных, бит четности, стоповый бит;
• Асинхронный интерфейс - ИРПС или напрямую к COM-порту для режима активного передатчика, но будет отсутствовать гальваническая изоляция от корпуса ПК. Окончание пакета контролируется по таймауту длительностью 2 байта. Правильность асинхронного пакета определяется только четностью, поскольку используются несколько протоколов.
• Конфигурирование джамперами (джамперами или программно, как по асинхронному, так и удаленно по синхронному порту)
• Питание модема - от радиостанции, либо постоянным или переменным напряжением 7,5-16В, при работе на ПК без ИРПС - до 12В.

Особенности настройки:

• Установить джамперы в соответствии с необходимым режимом работы.
• Если кварцевый резонатор модема отличается от 1,008МГц (например, 1МГц) попробовать подогнать конденсатором С13. После установки проверить устойчивость запуска генератора, бывает, на некоторых кварцах перестает запускаться или запускается при касании кварца рукой, что естественно неприемлемо.
• Подать питание на модем (7,5…15В) и с помощью резистора R16 выставить необходимый уровень выходного сигнала (для радиостанций Motorola это обычно 170мВ)
• Уровень по входу поставить максимальным, с выхода Motorola идет 350мВ при хороших условиях приема.
• Радиостанцию необходимо настроить на минимальное время включения передатчика, полоса может использоваться как 12,5кГц, так и 25кГц. Шумоподавитель должен быть отключен - по крайней мере, для вывода на разъеме.
• Выход сигнала SQUELCH с радиостанции подключать необязательно, он в данной схеме не используется.

Конфигурация
Однопозиционные джамперы

Джампер	Есть перемычка	Нет перемычки
JP1	Режим повторителя - данные передаются из канала в канал по изменениям на входах. В момент снятия перемычки модем перегружается.	Синхронный пакетный режим. Данные передаются и принимаются пакетами с синхронизацией
JP2 - JP7	Не конфигурирован в демонстрационном режиме	Не конфигурирован в демонстрационном режиме
JP8 - JP9	JP8 \ JP9	Скорость асинхронного обмена
	Нет \ Нет	1200 бод
	Есть \ Нет	600 бод
	Нет \ Есть	300 бод
	Есть \ Есть	100 бод
JP13		4800 бод, когда есть перемычка на JP14 (2400Гц - 1, 4800Гц - 0) только при кварце 4МГц
JP14	2400 бод (1200 Гц - 1, 1800 Гц - 0)	1200 бод (1200 Гц - 1, 2400 Гц - 0)
JP15	1- выбор кварца 4МГц	0 - выбор кварца 1МГц

Двухпозиционные джамперы

Джампер	Положение 1-2 (Первый контакт квадратный)	Положение 2-3 (Первый контакт квадратный)
JP10, JP11, JP12	Активный передатчик, пассивный приемник ИРПС. Вход токовой петли запитан от внешнего устройства. На разъем выведены анод и катод оптрона. Джамперы JP10-JP12 должны переключаться только вместе.	Активный передатчик, активный приемник ИРПС. Вход токовой петли запитан от модема. На разъем выведены катод оптрона и общий провод модема. Джамперы JP10-JP12 должны переключаться только вместе.
JP16	На контроллер подаются данные с синхронного тактируемого выхода приемника.	На контроллер подаются данные с асинхронного выхода приемника (режим для отладки и специфических применений).

Разъемы

ХР1		ХР2
Контакт	Цепь	Контакт	Цепь
1	+ асинхронный вход	1	TX AUDIO (выход модема - передача)
2		2	Общий
3	- асинхронный вход	3	SQUELCH (выход шумоподавителя радиостанции, разрешает прием)
4		4	Общий
5		5	RX AUDIO (вход модема - прием)
6		6	Общий
7	- асинхронный выход (соединен с общим проводом модема)	7
8		8	Общий
9	+ асинхронный выход	9	PTT (включение передачи, при включении замыкается на общий провод)
10		10	Общий

Все резисторы за исключением подстроечных - поверхностного монтажа 0805, R16 и R20 Vishay T93YAK002 можно другие сопротивлением от 2к до 4,7кОм, конденсаторы так же 0805 Y5V, за исключением конденсаторов С1, С4, С10, С12 - обычные NP0, С9 - Y5V, С13 - подстроечный.

Скачать файлы проекта:

1. SCH.PDF - принципиальная схема
2. BOT_MIRR.PDF - печатная плата, сторона монтажа в зеркальном отображении (пользователи лазерно-утюжной технологии думаю оценят)
3. SBOR.PDF - расположение элементов
4. FSK_SMALL.HEX - файл прошивки контроллера c конфигурацией
5. FFSK.hex - более корректная прошивка

Качество оформления документации не очень высокое, т.к. полный вариант для внутреннего применения, а на публичную версию, к сожалению, не хватает времени :-). Все вопросы, предложения, замечания по адресу afursov@rambler.ru

Андрей Фурсов, Виктор Мелихов afursov@rambler.ru

Главная