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Ma pomme dans CQ Magazine de Décembre – Kits balise WSPR

Sommaire CQ Décembre 2013 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2013/11/2013_12_cq_toc NULL.jpg)Le numéro “Spéciale technique” de décembre de CQ Magazine (http://www NULL.cq-amateur-radio NULL.com/) contiendra un article que j’ai écrit à propos des micro-contrôleurs MSP430 et du LaunchPad de Texas Instruments. En fait j’ai proposé cet article il y a plus d’un an mais ils ne trouvaient pas la place adéquate dans leurs colonnes.

Pour continuer sur ma lancée, je leur ai aussi proposé un article détaillant comment fabriquer sa propre balise WSPR ou QRSS avec un DDS AD9850 et un LaunchPad MSP430. C’est en fait la balise que je proposais en kit (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2013/03/21/la-balise-wspr-de-g4jvf/) dont je vais publier les schémas et code source. En principe l’article est accepté pour une publication au premier semestre 2014, j’attends leurs demandes de corrections.

Il y a quelques jours Hans G0UPL a lancé son kit Ultimate QRSS beacon 3 (U3) (http://hanssummers NULL.com/ultimate3 NULL.html)qui a maintenant atteint un bon niveau de fonctionnalité et surtout de stabilité (les premières versions ont essuyées pas mal de bogues). Il propose en option les kits module GPS et platine de filtre de bande à commutation par relais. C’est aujourd’hui l’offre la plus intéressante car il en produit des volumes de plusieurs centaines d’exemplaires. Son seul inconvénient c’est que Hans refuse d’en ouvrir le code source et qu’il est donc impossible de faire vos propres adaptations…

Au passage je suis content de voir que mon travail a porté ses fruits et que Hans a intégré dans son codes des idées issues du mien comme la mise en veille du DDS par le bit W34 et le mode WSPR-15 (pour les VLF). Je suis sûr que le côté “reprogrammable” de mes kits l’a aussi poussé à diffuser les binaires de ses firmwares en ligne pour que les utilisateurs puissent faire les mises à jour, ce qu’il ne voulait pas faire au début.

Balise QRP pour le 80 mètres

Schéma émetteur 1,5W 3,5 MHz (http://www NULL.vk2zay NULL.net/article/172)Toujours à la recherche d’un schéma d’amplificateur QRP éprouvé pour des balises QRSS et WSPR (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/boutique/?slug=product_info NULL.php&products_id=33), je suis tombé sur ce sympathique montage de VK2ZAY (http://www NULL.vk2zay NULL.net/article/172) permettant de sortir 1,5W sous 13,8V sans adaptation d’impédance exotique. Rustique et n’utilisant que des composants simples, il a le mérite de pouvoir être réalisé en une après-midi avec des fonds de tiroirs.

Point intéressant, Alan justifie son choix de 2 transistors 2N7000 en parallèle face à un seul transistor équivalent ou à un IRF510. Les différences de performance minimes et la température de fonctionnement donne rapidement priorité au premier choix sans éliminer les autres qui peuvent s’avérer intéressant suivant les cas. Dès que j’ai le temps je vais essayer de le réaliser mais avec 1 seul Bs170 qui en principe chauffe moins que le 2N7000 et ne l’alimentant que sous 9V pour sortir un peu moins de puissance.

Prototype balise WSPR à DDS

Prototype kit Balise WSPR DDS XV4Y (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/12/21/prototype-balise-wspr-a-dds/100_3339/)Je suis plutôt satisfait de ma semaine! En grappillant quelques heures entre mes occupations professionnelles j’ai réussi à finaliser la mise au point de ma balise WSPR avec un DDS AD9850 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/boutique/?slug=product_info NULL.php&products_id=33). Le prototype fonctionne parfaitement et les séquences sont reçues à 100% sur mon ordinateur de contrôle. Les tests sur l’air se sont révélés décevant mais avec moins de 10mW sur 20 mètres, les conditions hivernales et aucune station proche il ne fallait pas non plus rêver. Je vais essayer de bricoler un petit PA d’appoint pour valider les tests.

Un des points sur lequel je bloquais était la quantité de mémoire très restreinte du MSP430G2553. Avec 512 octets on est vite à cours de place pour les variables, d’autant plus que la génération de la séquence de symboles WSPR en consomme plus de 350 à elle seule! Devoir contrôler calculer la séquence WSPR, contrôler le DDS, et l’écran graphique posait pas mal de stress sur le micro-contrôleur. J’ai du réécrire une partie du code et économiser les variables. Les méthodes de programmation moderne nous apprennent à favoriser la lisibilité et la réutilisabilité du code en découpant en fonction ou en créant des classes d’objets. C’est bien beau mais même si les compilateurs modernes optimisent tout cela très bien, cela consomme quand même beaucoup de mémoire. Pas grave sur un micro-ordinateur, mais vite contraignant sur un micro-contrôleur. Les purs et durs programment toujours en assembleur, pour ma part même après 20 ans en ayant débuté à 11 ans sur le microprocesseur 6803 de mon Alice 90 (http://alice NULL.system-cfg NULL.com/) monté à partir de pièces en vrac par F1GUM, la mayonnaise n’a jamais pris…

100_3341

Si maintenant le code fonctionne parfaitement et que le hardware rempli son rôle, il me reste maintenant à voir comment tout agencer pour en faire un kit facile à reproduire et à monter, et à écrire la documentation! Dernier point technique à valider, l’ajout de 4 boutons pour pouvoir le transformer facilement en VFO ou générateur de signal.

Balise QRSS synchrone avec le LaunchPad/MSP430

Modifications de la balise QRSS QRP Labs pour WSPR - XV4Y (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/10/18/balise-wspr-autonome-avec-msp430-le-code-source/kit-wspr-mod-balise/)

[GTranslate]

Voici le code que j’ai écrit et qui permet de modifier l‘émetteur original de QRP Labs (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2010/08/16/kit-balise-qrss/) pour en faire une balise transmettant régulièrement toutes les minutes paires. Cela est nécessaire si vous voulez que votre transmission soit “superposable” dans les captures du grabber. En effet, de plus en plus d’OM effectuent des compositages de captures sur une base de 10 minutes. En effectuant un traitement de moyenne ou d’interpolation on peut ainsi faire sortir du bruit un signal qui n’était pas visible autrement. Ce traitement est similaire à celui fait en astronomie planétaire avec Lynkeos (http://lynkeos NULL.sourceforge NULL.net/french/index NULL.html) par exemple.

Un kit préparé avec votre indicatif permettant de modifier le circuit de la balise pour fonctionne avec ce programme (ou la version WSPR) est disponible dans la boutique (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/boutique/?slug=product_info NULL.php&cPath=22&products_id=30).

Ce programme se compile avec Energia (http://energia NULL.nu/) pour un LaunchPad avec MSP430G2553. Il nécessite ma librairie sRTC (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/12/19/bibliotheque-rtc-pour-energia-version-1-02/).

/* QRSS beacon with 10 minutes frame for MSP430G2553
 * Code for Energia 008

 * By Yannick DEVOS - XV4Y - May-October 2012
    http://xv4y.radioclub.asia/

    Copyright 2012 Yannick DEVOS under GPL 3.0 license
    Any commercial use or inclusion in a kit is subject to author approval

====
 * Ouput on 2 bits PinA and PinB
 * PTT_key output allows to turn on/off the TX PA while sending
 * Mirror on LED1 and LED2 du LaunchPad for testing
 * Output to Serial for testing
 * Using an R-2R ladder it makes the G0UPL/G0XAR beacon frequency shift

====
Revision history :
v1.00    2012-10-26
         First release
v1.01    2012-12-01
         Cleaning and commenting
v1.02    2012-12-19
         Changes to support version 1.02 of RTC library
         Correction for better time accuracy with Serial output enabled

====
This program is free software: you can redistribute it and/or modify
it under the terms of the GNU General Public License as published by
the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
at your option) any later version.

This program is distributed in the hope that it will be useful,
but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
GNU General Public License for more details.

You can download a copy of the GNU General Public License at <http://www.gnu.org/licenses/>
*/

// Here under don't touch anything unless you know what you do

#include <legacymsp430.h>
#include <sRTC.h> // Library for RTC clock with MSP430

// Alphabet binary coding by G0UPL
// 0 = dot, 1 = dash
const int _A	=	0b11111001;
const int _B	=	0b11101000;
const int _C	=	0b11101010;
const int _D	=	0b11110100;
const int _E	=	0b11111100;
const int _F	=	0b11100010;
const int _G	=	0b11110110;
const int _H	=	0b11100000;
const int _I	=	0b11111000;
const int _J	=	0b11100111;
const int _K	=	0b11110101;
const int _L	=	0b11100100;
const int _M	=	0b11111011;
const int _N	=	0b11111010;
const int _O	=	0b11110111;
const int _P	=	0b11100110;
const int _Q	=	0b11101101;
const int _R	=	0b11110010;
const int _S	=	0b11110000;
const int _T	=	0b11111101;
const int _U	=	0b11110001;
const int _V	=	0b11100001;
const int _W	=	0b11110011;
const int _X	=	0b11101001;
const int _Y	=	0b11101011;
const int _Z	=	0b11101100;
const int _SPC	=       0b11101111;
const int _0	=	0b11011111;
const int _1	=	0b11001111;
const int _2	=	0b11000111;
const int _3	=	0b11000011;
const int _4	=	0b11000001;
const int _5	=	0b11000000;
const int _6	=	0b11010000;
const int _7	=	0b11011000;
const int _8	=	0b11011100;
const int _9	=	0b11011110;
const int _BRK	 =      0b11010010;
const int _WAIT  =	0b10000000;

byte begin_sec;
int begin_chunk;

// Déclaration et initilisation des variables
byte msgIndex = 1;
byte inc_bit = 8;
byte character = _SPC;
boolean start = false;

byte key = 0;
byte etat = 0;

// *** PARAMETERS
// Here modify to your taste or needs

#define PTT_key 8
#define wsprPinA 10
#define wsprPinB 9
#define LEDPinA 14
#define LEDPinB 2
#define StartBtn 5

const int msg[] = {5, _X, _V, _4, _Y, _WAIT};  // Format, is lenght in decimal and then the character constants including the _WAIT for the end of the sequence

int vitesse = 6;    // Number of seconds per dot (QRSS6 = 6)

// Be carefull, this is only for debugging.
// If you enable this in production, the clock will drift to much (5 seconds in 10 minutes)
#define SERIAL_OUT_INFO

// This is in case you use a MSP430 that does not have Hardwart UART. TimerSerial works great but bring a lot of clock drift. Replace each "Serial" object call in the code by mySerial.
/*
#ifdef SERIAL_OUT_INFO
#include <TimerSerial.h> 
TimerSerial mySerial;
#endif
*/

// *** END OF PARAMETERS

#ifdef SERIAL_OUT_INFO
#endif
RealTimeClock myClock;

//******************************************************************
// Defining pins mode
// Encoding the WSPR sequence

void setup() {
  pinMode(PTT_key, OUTPUT);
  pinMode(wsprPinA, OUTPUT);
  pinMode(wsprPinB, OUTPUT);
  pinMode(LEDPinA, OUTPUT);
  pinMode(LEDPinB, OUTPUT);
  pinMode(StartBtn, INPUT_PULLUP);

  myClock.begin();

  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("\n* MSP430 QRSS beacon"); 
  #endif

  digitalWrite( PTT_key, LOW );
  digitalWrite( wsprPinA, LOW );
  digitalWrite( wsprPinB, LOW );

  digitalWrite( LEDPinA, HIGH );
  digitalWrite( LEDPinB, HIGH );

  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.println("* Wait clock is set. Sending test sequence.");
  #endif
  begin_chunk = myClock.RTC_chunk;
  begin_sec = myClock.RTC_sec;
  while(digitalRead(StartBtn)) {
    // This is for blinking LED fast
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+15))%60==0)
      digitalWrite( LEDPinA, HIGH );
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+30))%60==0)
      digitalWrite( LEDPinB, HIGH );
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+45))%60==0)
      digitalWrite( LEDPinA, LOW );
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+60))%60==0)
      digitalWrite( LEDPinB, LOW );

    // We also send a test sequence to help calibrate the transmitter
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+0))%240==0) 
      send_test(begin_sec);

   };
  //randomSeed(myClock.RTC_chunk);
  myClock.Set_Time(0,0,0);
};

//******************************************************************
// Here starts the actual sequence sending

void loop() {
  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.print("Time:");
  Serial.print(myClock.RTC_min, DEC);
  Serial.print(":");
  Serial.print(myClock.RTC_sec, DEC);
  Serial.print(".");
  Serial.println(myClock.RTC_chunk, DEC);
  #endif

  digitalWrite( PTT_key, LOW );

  digitalWrite( wsprPinB, LOW );
  digitalWrite( LEDPinB, LOW );

  digitalWrite( wsprPinA, LOW );
  digitalWrite( LEDPinA, LOW );

  begin_chunk = myClock.RTC_chunk;

  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.println("* Waiting 1st sec of every 2 mins.");
  #endif

  while (!(myClock.RTC_sec==1 && (myClock.RTC_min%2)==0)) {  // We start each first second of even minutes
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+10))%20==0) digitalWrite( LEDPinA, HIGH );
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+20))%20==0) digitalWrite( LEDPinA, LOW );
  };

  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.println("\n* Sequence begin");
  #endif
  digitalWrite( PTT_key, HIGH );
  send_sequence();
  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.println("\n* End");
  #endif
};

//******************************************************************
// Function to send the test sequence
void send_test(char begin_sec) {
    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+0))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, LOW );
      digitalWrite( wsprPinA, LOW );
      digitalWrite( wsprPinB, LOW );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX Low, Send 00 *");
      #endif
    }

    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+6))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinA, LOW );
      digitalWrite( wsprPinB, LOW );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX High, Send 00 *");
      #endif
    }

    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+12))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinA, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinB, LOW );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX High, Send 01 *");
      #endif
    }

    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+18))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinA, LOW );
      digitalWrite( wsprPinB, HIGH );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX High, Send 10 *");
      #endif
    }

    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+24))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinA, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinB, HIGH );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX High, Send 11 *");
      #endif
    }

};

//******************************************************************
// Function to send the sequence
void send_sequence() {

  while (character != _WAIT) {
    msgIndex = 1;

    while (msgIndex < msg[0]+1) {
      // We read each character in the array
      character = msg[msgIndex];

      inc_bit = 8;

      // Special characters
      if (character == _SPC) {  // For inter-words spacing, we need 5 dots, since we already have 1+2, we need 2 more
         begin_sec = myClock.RTC_sec;
         #ifdef SERIAL_OUT_INFO
         Serial.println("\n* Inter word Space *");
         #endif
         while ( ((60+myClock.RTC_sec-begin_sec)%60)<(2*vitesse) ) {
            delay(0);
         };
         inc_bit = 0;
      };
      if (character == _WAIT) {  // For WAIT or end of sequence, we just skip sending
         #ifdef SERIAL_OUT_INFO
         Serial.println("\n* Enf of sequence *");
         #endif
         inc_bit = 0;
      };

      while (inc_bit) {

        // We read each bit of the character
        etat = bitRead(character,inc_bit-1);

        if (start) {
          if (etat) {
            key=3; // If the bit is 1 then it is a dash
            #ifdef SERIAL_OUT_INFO
            Serial.print("-");
            #endif
          } else {
            key=1; // If the bit is 0 then it is a dot
            #ifdef SERIAL_OUT_INFO
            Serial.print(".");
            #endif
          }

          while (key) {

            digitalWrite( wsprPinB, HIGH );
            digitalWrite( LEDPinB, HIGH );
            digitalWrite( wsprPinA, HIGH );
            digitalWrite( LEDPinA, HIGH );

            // We wait 1 second x VITESSE parameter
            begin_sec = myClock.RTC_sec;
            while ( ((60+myClock.RTC_sec-begin_sec)%60)<(1*vitesse) ) {
              delay(0);
            };

            key--;
          }

          digitalWrite( wsprPinB, LOW );
          digitalWrite( LEDPinB, LOW );
          digitalWrite( wsprPinA, LOW );
          digitalWrite( LEDPinA, LOW );
            // We wait 1 second x VITESSE parameter
          begin_sec = myClock.RTC_sec;
          while ( ((60+myClock.RTC_sec-begin_sec)%60)<(1*vitesse) ) {
            delay(0);
          };
        }

        if (!etat && !start) start=true;

        inc_bit--;

      }
      // We add one space between each characteur (lenght is 3 dots, including the one in the here above loop)
      begin_sec = myClock.RTC_sec;
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.print(" ");
      #endif
      while ( ((60+myClock.RTC_sec-begin_sec)%60)<(2*vitesse) ) {
        delay(0);
      };

      start = false;
      msgIndex++;
    };
   };
   character = _SPC;
};

//******************************************************************
// Interruption for the RTC clock
interrupt(TIMER1_A0_VECTOR) Tic_Tac(void) {
  myClock.Inc_chunk();		      // Update chunks
};

Nouvelles des kits, balise WSPR à DDS et page téléchargements

Je viens de mettre en ligne une page avec quelques fichiers à télécharger (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/boutique/docs/) pour le kit SpectroScope audio. Vous y trouverez pour l’instant le manuel utilisateur, les librairies nécessaires à la compilation des sources avec l’environnement Arduino et le code source la mini station météo. J’y ajouterai bientôt les librairies que j’ai écrites pour le MSP430 avec Energia.

Balise WSPR AD9850 et MSP430 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/12/17/nouvelles-des-kits-balise-wspr-a-dds-et-page-telechargements/100_3338/)A part ça j’ai bien avancé ces derniers jours sur la balise QRSS / WSPR avec DDS 9850. Il reste encore pas mal de travail mais comme vous pouvez le voir j’ai un prototype pleinement fonctionnel sur le banc d’essai. Ce soir il devrait être relié à une antenne mais sans PA les reports risquent d’être limité par les 40mW du DDS. Le kit final comportera un écran graphique, un DDS et des boutons permettant de le reprogrammer comme générateur de signal ou comme VFO au besoin. L’ensemble des composants et logiciels fonctionnent bien mais j’ai du mal à faire cohabiter la génération de la séquence WSPR et le pilotage de l’écran LCD dans les faibles 512 octets de SRAM du MSP430G2553. J’y travaille…

J’ai aussi reçu mon StellarPad mais je ne l’ai pas encore sorti de sa boîte. Chaque chose en son temps. J’avoue ne pas avoir de projet précis qui nécessite toute la puissance d’un tel processeur. Je vais faire quelques en portant des programmes existants mais pour l’instant ce n’est pas une priorité.

Nouvelles des kits

Ca y est, j’ai enfin pu commencer l’expédition des kits qui m’avaient été commandés. Après les quelques péripéties que je vous ai déjà en partie raconté, ces deux derniers jours j’ai soudé et préparer les 8 kits Spectroscope Audio (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/boutique/?slug=product_info NULL.php&products_id=29) et ils sont partis par colis postal ce matin (encore une histoire mais dont je vous fait grâce). Il me reste quelques kits balise WSPR / QRSS (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/boutique/?slug=product_info NULL.php&products_id=30) à mettre en boîte (il manquait juste un câble) et ils partiront la semaine prochaine car ils avaient été commandé après.

Spectroscope et DDS audio en kit (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/12/100_3332 NULL.jpg)Au passage ceux qui m’ont commandé le Spectroscope Audio seront dédommagé pour leur attente puisqu’au final le circuit fait plus que ce qui était prévu. J’y ai en effet ajouté une fonction de générateur de signal audio à DDS et une extension possible pour les transformer en mini station météo (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/10/26/station-meteo-a-memoire-avec-arduino-et-dht11/). Le capteur température et pression DHT-11 est gracieusement inclus dans le paquet des premières commandes.

J’ai mis à jour la description du produit pour d’une part diminuer le prix car j’ai obtenu de meilleurs remise sur les composants, et d’autre part offrir les capteurs DHT-11 ou DHT-22 en option. Si vous prenez le kit de base plus le DHT-11, cela revient au même prix qu’avant, donc personne n’est lésé, c’est juste que vous avez le choix!

Avant la fin de la semaine prochaine je vais mettre en ligne une page de téléchargement pour diffuser les documentations et les librairies pour Arduino. Les mises à jour du code source seront aussi disponible en ligne via la boutique. Un code remise sera transmis aux acheteurs qui pourront ainsi les obtenir gratuitement.

La vraie station météo attendra un peu, elle, car j’ai encore du travail à faire sur la partie statistique et gestion de l’horloge RTC. Techniquement le code tourne, mais il reste du travail à faire pour le rendre vraiment pratique. J’ai aussi testé différent circuit de transmetteurs radio pour faire un capteur météo à distance sans être vraiment content du résultat… ce sera pour une étape suivante.

En conclusion j’avoue avoir sous-estimé le travail nécessaire pour rendre un produit correctement fini et bien documenté. Entre avoir une idée, la faire en prototype pour soi-même et en faire un produit viable, il y a du travail. Mais bon, tout le travail fait est acquis et que ce soit la production des kits actuels comme celle de nouveaux produits sera plus facile.

Amplificateur QRP 5W pour CW ou QRSS

J’ai toujours dans mes cartons un projet de balise QRSS ou WSPR flexible à base de micro-contrôleur et de DDS. Malheureusement, un de mes colis de composant est toujours bloqué par les douanes bien que j’ai fourni tous les documents nécessaires et leurs traductions. D’autres expédiés après sont arrivés, mais il me manque certains composants pour finir les kits Spectroscope Audio qui m’ont été commandé. Comme je n’aime pas me disperser de trop, j’ai retardé tous les autres projets de kits (station météo, générateur de balise WSPR et balise agile à DDS y compris). J’ai aussi des échantillons qui me sont arrivés (écran graphique, transceiver 2,4 GHz…) mais je ne veux pas commencer à les tester avant de finir les projets en cours. Le problème c’est qu’on va s’acheminer tout doucement vers la mi-décembre et que je vais commencer à avoir beaucoup de travail aux chambres d’hôtes, j’espère ne pas cumuler trop de retard.

Kits and parts 5W PA universel (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/11/qrp_2 NULL.jpg)Tout cela pour dire que je pensais développer mon propre PA classe E à base de Bs170 pour la balise QRSS (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/10/22/amplificateur-qrp-en-classe-d-e-et-f/) mais je crois que je vais changer mes priorités. Je me suis donc mis à rechercher quels étaient les kits disponibles sur le marché capable de sortir environ 1W pour quelques milliwatts en entrée. La classe E choisie pour des raisons d’élégance plus que de contraintes énergétique réelle n’avait plus de raison d’être non plus. Je suis tombé (assez rapidement car le connaissant déjà en fait) sur le kit amplificateur CW 5W proposé par kits and parts (http://kitsandparts NULL.com/qrp_amp2 NULL.php). Il est proposé à 18$ mais doit être accompagné d’un ou plusieurs filtre passe-bas (http://kitsandparts NULL.com/univlpfilter NULL.php) coûtant 8$, port non compris. Kits and Parts a très bonne réputation et les circuits proposés sont éprouvés, je pense que ce sera la meilleure solution pour tout le monde.

Balise WSPR autonome avec MSP430 – le code source

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Un kit pour ce circuit de générateur de balise WSPR sera bientôt disponible (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/boutique/?slug=product_info NULL.php&products_id=30).

Ca m’a pris plus de temps que prévu pour publier le code source de mon générateur WSPR à MSP430 pour la balise QRSS de QRP Labs. Le programme “en production” est stable et fonctionne plusieurs jours d’affilée sans problèmes avec de bons reports (spots) sur WSPR. Le problème vient d’un bogue dans le mode debugging justement, les sorties sur port série sensées aidées à la mise au point ne fonctionne pas bien. Ce bogue résulte à la fois d’un problème de l’IDE Energia (au niveau du compilateur certainement) et d’une utilisation trop importante de la SRAM quand je compile le programme en incluant la librairie Serial. Difficile à résoudre, j’ai passé plusieurs jours à essayer d’optimiser les variables et l’utilisation de la RAM mais sans succès. Je vous livre donc le code “tel que” en sachant que le bogue n’est pas gênant en production.

Pour modifier votre balise QRSS en balise autonome WSPR rien de bien compliqué. Il faut construire un petit circuit selon le schéma ci-dessous. En utilisant un LaunchPad les circuits des LED, contacteurs et quartz sont déjà présents. Il faut y ajouter de quoi :

  • alimenter le MSP430G2553 du LaunchPad en 3,3V
  • créer une tension analogique à 4 niveaux grâce à une échelle R-2R à partir des sorties P2.1 et P2.2
  • alimenter en +5V l’étage PA de la balise uniquement quand c’est nécessaire grâce à un transistor BC548 (ou équivalent) connecté sur la sortie P2.0

Schéma générateur balise autonome WSPR à MSP430 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/09/WSPR_balise_schéma NULL.png)

Sur le circuit de la balise par elle-même, rien de compliqué. Les modifications sont résumées sur le schéma suivant et consiste à :

  • Retirer le micro-contrôleur ATTiny8
  • Récupérer le +5V, la masse et le contrôle de la LED “varicap” sur le connecteur DIL8
  • Dessouder la patte +5V du potentiomètre de polarisation (bias) du transistor FET du PA pour la connecter sur le transistor BC548
  • Procéder à un nouvel alignement de la puissance de sortie du PA,
  • Procéder à un nouvel alignement de l’excursion en fréquence (shift) pour qu’elle soit au total de 6Hz
  • Procéder à un nouveau réglage de la fréquence pour être dans la bande WSPR (autour de 10 140 200 Hz sur 30 mètres)

Modifications de la balise QRSS QRP Labs pour WSPR - XV4Y (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/10/Kit-WSPR-Mod-balise NULL.jpg)

Pour compiler le code il vous faut bien entendu un LaunchPad avec un MSP430G2253 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/04/27/les-micro-controleurs-msp430-de-texas-instruments/). L’environnement de développement Energia correctement installé sur votre micro-ordinateur. La bibliothèque RTC que j’ai développée (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/05/22/bibliotheque-rtc-pour-le-msp430/) doit aussi être installée dans le répertoire de vos documents Energia. Il vous faut ensuite modifier les paramètre d’indicatif (callsign), de carré Locator et de puissance. Ni la compilation ni le téléchargement ne doivent produire d’erreurs. Une fois le LaunchPad programmé, je vous conseille de placer en position ouverte tous les cavaliers (jumpers) reliant le circuit de programmation-émulation au micro-contrôleur.

L’utilisation du programme par lui même est simple. Vous le mettez sous tension, les deux LEDs rouges et jaunes du LaunchPad vont clignoter alternativement assez rapidement. Le générateur est mode “attente de synchro” et transmet une séquence de test durant au total 30 secondes permettant de vérifier les différentes fréquences symboles et l’extinction du PA.

Ensuite, en utilisant une horloge précise (celle de votre GPS, horloge DCF-77 ou ordinateur synchronisé par NTP), vous appuyez sur le bouton S2 du LaunchPad juste quand l’horloge passe à la seconde zéro d’une minute paire.

Le générateur se met alors en mode “balise” et va transmettre tout de suite une première séquence WSPR. La séquence finie la LED jaune se met à clignoter très rapidement. Si vous appuyez sur le bouton S2 à ce moment, la balise passera à nouveau en émission à la prochaine minute paire. Sinon, elle passera en émission aléatoirement suivant le paramètre que vous avez donné, par défaut le taux est de 20% (tx_rate = 5).

Chez moi, l’horloge reste bonne pendant au moins 72 heures. Après cela elle prend environ une seconde de retard, ce qui suffit à faire que les stations les plus lointaines ne décodent plus la séquence WSPR. La remettre à l’heure ne prend que quelques minutes. L’expérience du GPS montre que sauf à partir dans des solutions complexes et coûteuses (http://www NULL.oe1ifm NULL.at/index NULL.php?option=com_content&view=article&id=49&Itemid=56), atteindre une meilleure stabilité effective reste difficile.

/* WSPR Static Generator for MSP430G2553
 * Code for Energia 008
 
 * By Yannick DEVOS - XV4Y - May-October 2012
    http://xv4y.radioclub.asia/

    Copyright 2012 Yannick DEVOS under GPL 3.0 license
    Any commercial use or inclusion in a kit is subject to author approval
 
 * Based on code by DH3JO Martin Nawrath for WSPR sequence encoding

====
 * Ouput on 2 bits PinA and PinB
 * PTT_key output allows to turn on/off the TX PA while sending
 * Mirror on LED1 and LED2 du LaunchPad for testing
 * Output to Serial for testing
 * Using an R-2R ladder it makes the G0UPL/G0XAR beacon frequency shift

====
Revision history :
v1.00    2012-10-18
         First release

====
This program is free software: you can redistribute it and/or modify
it under the terms of the GNU General Public License as published by
the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
at your option) any later version.

This program is distributed in the hope that it will be useful,
but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
GNU General Public License for more details.

You can download a copy of the GNU General Public License at <http://www.gnu.org/licenses/>
*/

// Here modify to your taste or needs

#define PTT_key 8
#define wsprPinA 10
#define wsprPinB 9
#define LEDPinA 14
#define LEDPinB 2
#define StartBtn 5

const char call[] = "XV4Y ";
const char locator[] = "OK20";
const byte power = 20;
const char tx_rate = 5;

// Be carefull, this is only for debugging.
// If you enable this in production, the clock will drift to much (5 seconds in 10 minutes)
//#define SERIAL_OUT_INFO

// This is in case you use a MSP430 that does not have Hardwart UART. TimerSerial works great but bring a lot of clock drift. Replace each "Serial" object call in the code by mySerial.
/*
#ifdef SERIAL_OUT_INFO
#include <TimerSerial.h> 
TimerSerial mySerial;
#endif
*/

// Here under don't touch anything unless you know what you do

#include <legacymsp430.h>
#include <sRTC.h> // Library for RTC clock with MSP430

const char SyncVec[162] = {
  1,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,
  1,1,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,0,0,1,1,0,1,0,1,0,
  0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,1,1,0,0,0,0,
  0,0,0,1,1,0,1,0,1,1,0,0,0,1,1,0,0,0
};

boolean force_send = 1;  // The first time the beacon is turned on it will send a sequence
byte symbol, bb, begin_sec;
int begin_chunk;

byte c[11];                // encoded message

byte sym[170];             // symbol table 162
byte symt[170];            // symbol table temp
unsigned long n1;          // encoded callsign
unsigned long m1;          // encodes locator

#ifdef SERIAL_OUT_INFO
#endif
RealTimeClock myClock;

//******************************************************************
// Defining pins mode
// Encoding the WSPR sequence

void setup() {
  pinMode(PTT_key, OUTPUT);
  pinMode(wsprPinA, OUTPUT);
  pinMode(wsprPinB, OUTPUT);
  pinMode(LEDPinA, OUTPUT);
  pinMode(LEDPinB, OUTPUT);
  pinMode(StartBtn, INPUT_PULLUP);

  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("\n* MSP430 WPSR beacon"); 
  #endif

  digitalWrite( PTT_key, LOW );
  digitalWrite( wsprPinA, LOW );
  digitalWrite( wsprPinB, LOW );

  digitalWrite( LEDPinA, HIGH );
  digitalWrite( LEDPinB, HIGH );

  prepare_sequence();

  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.println("* Wait clock is set. Sending test sequence.");
  #endif
  begin_chunk = myClock.RTC_chunk;
  begin_sec = myClock.RTC_sec;
  while(digitalRead(StartBtn)) {
    // This is for blinking LED fast
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+15))%60==0)
      digitalWrite( LEDPinA, HIGH );
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+30))%60==0)
      digitalWrite( LEDPinB, HIGH );
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+45))%60==0)
      digitalWrite( LEDPinA, LOW );
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+60))%60==0)
      digitalWrite( LEDPinB, LOW );
    
    // We also send a test sequence to help calibrate the transmitter
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+0))%240==0) 
      send_test(begin_sec);

   };
  randomSeed(myClock.RTC_chunk);
  myClock.Set_Time(0,0,0);
};

//******************************************************************
// Here starts the actual sequence sending

void loop() {
  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.print("Time:");
  Serial.print(myClock.RTC_min, DEC);
  Serial.print(":");
  Serial.print(myClock.RTC_sec, DEC);
  Serial.print(".");
  Serial.println(myClock.RTC_chunk, DEC);
  #endif

  digitalWrite( PTT_key, LOW );

  digitalWrite( wsprPinB, LOW );
  digitalWrite( LEDPinB, LOW );

  digitalWrite( wsprPinA, LOW );
  digitalWrite( LEDPinA, LOW );

  begin_chunk = myClock.RTC_chunk;
  
  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.println("* Waiting 1st sec of even mins.");
  #endif

  while (!(myClock.RTC_sec==1 && (myClock.RTC_min%2)==0)) {  // We start each first second of even minutes
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+10))%20==0) digitalWrite( LEDPinA, HIGH );
    if ((myClock.RTC_chunk-(begin_chunk+20))%20==0) digitalWrite( LEDPinA, LOW );
    if (!digitalRead(StartBtn)) force_send = 1;  // Pressing the button while in wait mode force the sequence to start next time
  };
  
  if (random(tx_rate+1)==tx_rate || force_send) {  // In order to minimize band occupation, randomly start the transmission depending on tx_rate
    force_send = 0;
    digitalWrite( PTT_key, HIGH );
    send_sequence();
    #ifdef SERIAL_OUT_INFO
    Serial.println("\n* End");
    #endif
  } else {
    // If not, we wait around 1 sec so we don't go through this too early...
    digitalWrite( PTT_key, LOW );
    begin_chunk = myClock.RTC_chunk;
    while ( ((256+myClock.RTC_chunk-begin_chunk)%256)<220 ) {
      delay(0);
    };
  };
};

/* Functions declaration
 * This code by DH3JO
 * KHM 2009 /  Martin Nawrath
 * Kunsthochschule fuer Medien Koeln
 * Academy of Media Arts Cologne
*/


//******************************************************************
// normalize characters 0..9 A..Z Space in order 0..36
char chr_normf(char bc ) {
  char cc=36;
  if (bc >= '0' && bc <= '9') cc=bc-'0';
  if (bc >= 'A' && bc <= 'Z') cc=bc-'A'+10;
  if (bc == ' ' ) cc=36;

  return(cc);
}

//******************************************************************
void encode_call(){
  unsigned long t1;

  // coding of callsign
  n1=chr_normf(call[0]);
  n1=n1*36+chr_normf(call[1]);
  n1=n1*10+chr_normf(call[2]);
  n1=n1*27+chr_normf(call[3])-10;
  n1=n1*27+chr_normf(call[4])-10;
  n1=n1*27+chr_normf(call[5])-10;

  // merge coded callsign into message array c[]
  t1=n1;
  c[0]= t1 >> 20;
//  t1=n1;
  c[1]= t1 >> 12;
//  t1=n1;
  c[2]= t1 >> 4;
//  t1=n1;
  c[3]= t1 << 4;
}

//******************************************************************
void encode_locator(){

  unsigned long t1;
  // coding of locator
  m1=179-10*(chr_normf(locator[0])-10)-chr_normf(locator[2]);
  m1=m1*180+10*(chr_normf(locator[1])-10)+chr_normf(locator[3]);
  m1=m1*128+power+64;

  // merge coded locator and power into message array c[]
  t1=m1;
  c[3]= c[3] + ( 0x0f & t1 >> 18);
//  t1=m1;
  c[4]= t1 >> 10;
//  t1=m1;
  c[5]= t1 >> 2;
//  t1=m1;
  c[6]= t1 << 6;

}
//******************************************************************
// convolutional encoding of message array c[] into a 162 bit stream
void encode_conv(){
  int bc=0;
  int cnt=0;
  int cc;
  unsigned long sh1=0;

  cc=c[0];

  for (int i=0; i < 81;i++) {
    if (i % 8 == 0 ) {
      cc=c[bc];
      bc++;
    }
    if (cc & 0x80) sh1=sh1 | 1;

    symt[cnt++]=parity(sh1 & 0xF2D05351);
    symt[cnt++]=parity(sh1 & 0xE4613C47);

    cc=cc << 1;
    sh1=sh1 << 1;
  }

}

//******************************************************************
byte parity(unsigned long li)
{
  byte po = 0;
  while(li != 0)
  {
    po++;
    li&= (li-1);
  }
  return (po & 1);
}

//******************************************************************
// interleave reorder the 162 data bits and and merge table with the sync vector
void interleave_sync(){
  int ii,ij,b2,bis,ip;
  ip=0;

  for (ii=0;ii<=255;ii++) {
    bis=1;
    ij=0;
    for (b2=0;b2 < 8 ;b2++) {
      if (ii & bis) ij= ij | (0x80 >> b2);
      bis=bis << 1;
    }
    if (ij < 162 ) {
      sym[ij]= SyncVec[ij] +2*symt[ip];
      ip++;
    }
  }
}

// This code by Yannick DEVOS XV4Y 2012

//******************************************************************
// Compute and initialize the sequence
void prepare_sequence() {

  encode_call();
  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.print("call: ");
  Serial.print(call);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(n1,HEX);
  Serial.println(" ");
  #endif

  encode_locator();
  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.print("locator: ");
  Serial.print(locator);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(m1 << 2,HEX);
  Serial.println(" ");
  for (bb=0;bb<=10;bb++){
    Serial.print(c[bb],HEX);
    Serial.print(",");
  }
  Serial.println("");
  #endif

  encode_conv();
  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.println("");
  for (bb=0;bb<162 ;bb++){
    Serial.print(symt[bb],DEC);
    Serial.print(".");
    if ( (bb+1) %32 == 0) Serial.println("");
  }
  Serial.println("");
  #endif

  interleave_sync();
  #ifdef SERIAL_OUT_INFO
  Serial.println("Channel symbols :");
  for (bb=0;bb<162 ;bb++){
    Serial.print(sym[bb],DEC);
    Serial.print(".");
    if ( (bb+1) %32 == 0) Serial.println("");
  }
  Serial.println("\nEnd of init.");
  #endif

};

//******************************************************************
// Function to send the test sequence
void send_test(char begin_sec) {
    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+0))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, LOW );
      digitalWrite( wsprPinA, LOW );
      digitalWrite( wsprPinB, LOW );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX Low, Send 00 *");
      #endif
    }

    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+6))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinA, LOW );
      digitalWrite( wsprPinB, LOW );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX High, Send 00 *");
      #endif
    }

    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+12))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinA, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinB, LOW );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX High, Send 01 *");
      #endif
    }

    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+18))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinA, LOW );
      digitalWrite( wsprPinB, HIGH );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX High, Send 10 *");
      #endif
    }
    
    if ((myClock.RTC_sec-(begin_sec+24))%30==0) {
      digitalWrite( PTT_key, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinA, HIGH );
      digitalWrite( wsprPinB, HIGH );
      #ifdef SERIAL_OUT_INFO
      Serial.println("* TX High, Send 11 *");
      #endif
    }

};

  
//******************************************************************
// Function to send the sequence
void send_sequence() {
  for (bb = 0; bb < 162; bb++) {
    symbol = sym[bb];

    #ifdef SERIAL_OUT_INFO
    Serial.print(" ");
    Serial.print(symbol%10, DEC);
    #endif

    digitalWrite( wsprPinB, (symbol >> 1) );
    digitalWrite( LEDPinB, (symbol >> 1) );

    digitalWrite( wsprPinA, (symbol & 1) );
    digitalWrite( LEDPinA, (symbol & 1) );
    begin_chunk = myClock.RTC_chunk;
    while ( ((256+myClock.RTC_chunk-begin_chunk)%256)<175 ) {
      delay(0);
    };
  };
};


//******************************************************************
// Interruption for the RTC clock
interrupt(TIMER1_A0_VECTOR) Tic_Tac(void) {
  myClock.Inc_chunk();		      // Update chunks
};

Balise WSPR autonome avec MSP430 – suite

Générateur balise autonome WSPR LaunchPad MSP430 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/09/100_3289 NULL.jpg)

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J’ai retravaillé un peu sur ma balise WSPR autonome (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/05/11/balise-autonome-wspr-avec-msp430/) construite autour de l’émetteur QRSS de G0UPL/G0XAR (http://www NULL.hanssummers NULL.com/qrsskit NULL.html). D’une part j’ai mis le montage “au propre” sur un circuit imprimé de prototype, d’autre part j’ai implémenté la commande de polarisation du PA ce qui permet de ne pas être en émission constamment et de n’envoyer la séquence WSPR qu’une fois sur quatre de manière aléatoire par exemple.

Le code du générateur lui-même a été optimisé pour générer une séquence de test durant  la phase d’attente de synchronisation de l’horloge. Cela permet de vérifier que les différentes valeurs binaires sont envoyées avec la bonne excursion en fréquence (6Hz au total) et que la fréquence de travail désirée est bien la bonne. La durée de chaque valeur est de 5 secondes, plus longue que durant la séquence WSPR, ce qui facilite les réglages.

Générateur balise autonome WSPR LaunchPad MSP430 deux platines séparées (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/09/100_3290 NULL.jpg)Après quelques cafouillages dus à une erreur de câblage, les 3 premières soirées ont été très concluantes. Les reports sur 30 mètres viennent de Thaïlande, des Philippines, du Japon et d’Australie (environ 6000km). Avec les 90mW de la balise de G0UPL c’est tout ce que je peux espérer de mieux surtout à cette saison. En modifiant le circuit du PA j’en ai profité pour remplacer le 2N7000 par un Bs170. Le 2N7000 chauffait anormalement même s’il n’a jamais failli. Avec le Bs170, la dissipation autorisée est plus importante et il ne chauffe plus du tout… Je vais donc essayer d’augmenter la tension d’alimentation de l’´émetteur pour atteindre 9V et les 200mW en émission. J’espère que cela ne posera pas de difficultés pour l’oscillateur et l’étage buffer qui ne seront plus à leur point de fonctionnement optimal, sinon il me faudra charcuter un peu le circuit et ajouter un régulateur supplémentaire.

Reports WSPR 30m 29 septembre 2012 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/10/WSPR_balise_MSP430 NULL.jpg)Il me reste encore quelques petits détails à régler sur le code micro-contrôleur mais je publierai l’ensemble des informations (y compris le schéma) sur une page dédiée d’ici quelques semaines. En attendant n’hésitez pas à me poser des questions si vous en avez.

Nouvelle version Argo build 142

Capture logiciel Argo QRSS Grabber I2PHD (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/08/argo141screen NULL.gif)Pour les amateurs de QRSS, notez qu’Alberto I2PHD a mis à jour sa page web dédiée à Argo. (http://www NULL.sdradio NULL.eu/weaksignals/argo/index NULL.html) La build 142 est maintenant disponible. De mon côté mon grabber QRSS (http://qsl NULL.net/xv4tuj/grabber/) a repris du service suite à la demande de ZL2IK qui souhaite faire une étude d’un signal étrange apparaissant sur 10 140 KHz.