HackerBox 0034: NënGHz: 15 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:11

Këtë muaj, HackerBox Hackers po eksplorojnë Radio Definuar me Softuer (SDR) dhe radio komunikime në frekuenca nën 1 GHz. Ky udhëzues përmban informacione për fillimin me HackerBox #0034, të cilat mund të blihen këtu derisa furnizimet të kenë mbaruar. Gjithashtu, nëse dëshironi të merrni një HackerBox si ky në kutinë tuaj postare çdo muaj, ju lutemi regjistrohuni në HackerBoxes.com dhe bashkohuni me revolucionin!

Temat dhe objektivat e të mësuarit për HackerBox 0034:

• Konfigurimi dhe Përdorimi i Marrësve të Radios SDR
• Operacionet SDR Mobile
• Montimi i Transmetuesit CCStick Sub-GHz
• Programimi i CCStick duke përdorur Arduino ProMicros
• Montimi i transmetuesve dhe marrësve audio audio

HackerBoxes është shërbimi mujor i kutisë së abonimit për elektronikë DIY dhe teknologji kompjuterike. Ne jemi hobiistë, krijues dhe eksperimentues. Ne jemi ëndërrimtarët e ëndrrave. HACK PLANETIN!

Hapi 1: HackerBox 0034: Përmbajtja e Kutisë

• Marrësi i radios i përcaktuar me USB (SDR)
• Antena MCX për Marrës SDR
• Dy dërrasa qarkore të shtypura CCStick
• Dy transmetues CC1101 me antena
• Dy Arduino ProMicros 3.3V 8MHz
• Kompleti i Transmetuesit Audio FM
• Kompleti i Marrësit të Audio FM
• Kabllo MicroUSB
• Radio Oscillator ekskluziv "Hertz" Pin

Disa gjëra të tjera që do të jenë të dobishme:

• Saldimi, saldimi dhe mjetet bazë të saldimit
• Kompjuter për drejtimin e mjeteve softuerike

Më e rëndësishmja, do t'ju duhet një ndjenjë aventure, shpirti DIY dhe kurioziteti i hakerëve. Elektronika Hardcore DIY nuk është një kërkim i parëndësishëm dhe HackerBoxes nuk treten. Qëllimi është përparimi, jo përsosmëria. Kur këmbëngulni dhe kënaqeni me aventurën, një kënaqësi e madhe mund të nxirret nga mësimi i teknologjisë së re dhe shpresojmë që disa projekte të funksionojnë. Ne ju sugjerojmë të bëni çdo hap ngadalë, duke pasur parasysh detajet dhe mos kini frikë të kërkoni ndihmë.

Ekziston një sasi e madhe informacioni për anëtarët aktualë dhe të ardhshëm në FAQ të HackerBoxes.

Hapi 2: Mirësevini në Radion Sub-GHz

Muzikë sugjeruese: Radio KAOS

Teknologjia nën-GHz është një zgjedhje ideale për aplikimet pa tel që kërkojnë rreze të gjatë dhe konsum të ulët të energjisë. Transmetimet me brez të ngushtë mund të transmetojnë të dhëna në shpërndarës të largët, shpesh disa kilometra larg, pa kërcyer nga nyja në nyje. Kjo aftësi transmetimi me rreze të gjatë zvogëlon nevojën për stacione bazë të shumta të shtrenjta ose përsëritës. Protokollet e pronarit nën-GHz lejojnë zhvilluesit të optimizojnë zgjidhjen e tyre pa tel për nevojat e tyre specifike në vend që të përputhen me një standard që mund të vendosë kufizime shtesë në zbatimin e rrjetit. Ndërsa shumë rrjete ekzistuese nën-GHz përdorin protokolle të pronarit, industria ngadalë po shton sisteme të ndërveprueshme të bazuara në standarde. Për shembull, standardi IEEE 802.15.4g po fiton popullaritet në të gjithë botën dhe po miratohet nga aleanca të ndryshme të industrisë si Wi-SUN dhe ZigBee.

Disa frekuenca interesante për t'u eksploruar përfshijnë: 88-108 MHz FM BroadcastNOAA Weather RadioAffic Traffic Control315 MHz Keyless Entry Fob (shumica e Makinave Amerikane) Thirrja me 2m Ham (SSB: 144.200 MHz, FM: 146.52 MHz) 433 MHz ISM/IoT902-928 MHZ ISM/ IoT

Skema të ndryshme modulimi përdoren për lloje të ndryshme të komunikimeve radio në këto frekuenca. Merrni disa minuta për t'u njohur me bazat.

Hapi 3: Marrësi i përcaktuar nga softueri i radios (SDR)

Komponentët tradicionalë të radios (si moduluesit, demodulatorët dhe akorduesit) zbatohen duke përdorur një koleksion pajisjesh harduerike. Ardhja e informatikës moderne dhe konvertuesit analogë-dixhitalë (ADC) lejon që shumica e këtyre komponentëve të bazuar në pajisje tradicionalisht të zbatohen në softuer. Prandaj, termi radio e përcaktuar me softuer (SDR). SDR i bazuar në kompjuter siguron zbatimin e marrësve radio të lirë dhe me bandë të gjerë.

RTL-SDR është një dongle USB që mund të përdoret si një marrës radio i bazuar në kompjuter për të marrë sinjale radio të drejtpërdrejta. Një gamë e gjerë informacioni është në dispozicion në internet për të eksperimentuar me teknologjinë RTL-SDR, përfshirë një udhëzues të fillimit të shpejtë.

Hapi 4: RTL-SDR USB Dongle Hardware

RTL2832U është një demodulator DVB-T COFDM me performancë të lartë që mbështet një ndërfaqe USB 2.0. RTL2832U mbështet modalitetin 2K ose 8K me gjerësi brezi 6, 7 dhe 8MHz. Parametrat e modulimit, p.sh., shpejtësia e kodit dhe intervali i mbrojtjes, zbulohen automatikisht. RTL2832U mbështet sintonizuesit në IF (Frekuencë e Mesme, 36.125MHz), IF të ulët (4.57MHz), ose dalje Zero-IF duke përdorur një kristal 28.8MHz, dhe përfshin FM/DAB/DAB+ Mbështetje Radio. E ngulitur me një ADC të avancuar (Konvertues analog-në-dixhital), RTL2832U përmban stabilitet të lartë në pritjen portative. Akorduesi dixhital R820T2 mbështet funksionimin në intervalin 24 - 1766 MHz.

Vini re se dongli SDR përmban një hyrje RF koaksiale MCX për t'u çiftuar me antenën e përfshirë të kamxhikut MCX. Meqenëse shumë burime dhe antena të zakonshme sinjali përdorin lidhës koaksial SMA, një bashkues MCX-SMA mund të jetë i dobishëm.

Hapi 5: Softueri SDR - GNU Radio

GNU Radio është një grup mjetesh falas dhe me burim të hapur për zhvillimin e softuerit që siguron blloqe të përpunimit të sinjalit për të zbatuar radiot e softuerit. Mund të përdoret me pajisjet e jashtme RF të gatshme për të krijuar radio të përcaktuara nga softueri. GNU Radio përdoret gjerësisht në mjedise hobiiste, akademike dhe komerciale për të mbështetur kërkimin e komunikimeve pa tela dhe sistemet e radios në botën reale.

Ka shumë shije dhe zbatime të GNU Radio. GQRX është një variant i mirë për përdoruesit e OSX dhe Linux.

Hapi 6: SDR celular

SDR Touch mund ta kthejë telefonin celular ose tabletin tuaj në një skaner radio të përballueshëm dhe të lëvizshëm të përcaktuar me softuer. Dëgjoni drejtpërdrejt në stacionet radio FM, raportet e motit, policinë, zjarrfikësit dhe stacionet e urgjencës, trafikun e taksive, komunikimet e aeroplanëve, audio të transmetimeve televizive analoge, amatorët e radios HAM, transmetimet dixhitale dhe shumë më tepër.

Kërkohet një kabllo ose përshtatës USB në lëvizje (OTG) për të lidhur donglin USB SDR me një pajisje të lëvizshme. Mund të kërkohet një kabllo OTG me një port shtesë (ndihmës) të energjisë për të fuqizuar donglin. Një port shtesë i energjisë mund të jetë një ide e mirë pavarësisht, pasi një aplikacion si SDR Touch është i prirur për të shkarkuar shpejt bateritë e pajisjeve mobile.

Hapi 7: Kompleti i Transmetuesit të Mikrofonit

Ky çantë bashkimi është një transmetues i thjeshtë audio modulues i frekuencës me tre tranzistorë (FM). Funksionon në rangun e frekuencave prej 80MHz-108MHz të alokuar për radio transmetuese FM. Tensioni i punës i transmetuesit është 1.5V-9V dhe do të transmetojë mbi 100 metra në varësi të fuqisë së furnizuar, konfigurimit të antenës, akordimit dhe faktorëve elektromagnetikë të ambientit.

Përmbajtja e kompletit:

• PCB
• Nje tenxhere prerese 500KOhm
• TWO NPN 9018 Transistorë
• ONE NPN 9014 Transistor
• NJ ONE induktor 4.5 kthesë (4T5)
• DY 5.5 Induktorë të kthesës (5T5)
• NJ ONE Mikrofon Elektrik
• NJ ONE Rezistencë 1M (BrownBlackGreen)
• DY Rezistorë 22K (RedRedOrange)
• KATURR Rezistorë 33ohm (OrangeOrangeBlack)
• TRE rezistenca 2.2K (2K2) (E kuqe e kuqe)
• NJE Kapak elektrolitik 33uF
• KATacR Kondensatorë Qeramikë 30pF "30"
• KATacR Kondensatorë qeramikë 100nF “104”
• NJ ONE Kondensator qeramik 10nF “103”
• TWO 680pF Kondensator qeramik "681"
• DY 10pF Kondensator qeramik "10"
• Teli i Antenës
• Kapëse baterie 9V
• Kunjat e kokës (prishen në 2 dhe 3 kunja)

Vini re se tre transistorët, mikrofoni dhe një kondensator elektrolitik duhet të jenë të orientuar siç tregohet në ekranin e mëndafshit PCB. Induktorët dhe kondensatorët qeramikë nuk janë të polarizuar. Ndërsa vlerat dhe llojet nuk janë të këmbyeshme, secila prej tyre mund të futet në secilin orientim.

Nëse jeni i ri në saldim: Ka shumë udhëzues dhe video të mrekullueshme në internet në lidhje me bashkimin. Këtu është një shembull. Nëse mendoni se keni nevojë për ndihmë shtesë, përpiquni të gjeni një grup krijuesish lokalë ose hapësirë hakerësh në zonën tuaj. Gjithashtu, klubet radio amatore janë gjithmonë burime të shkëlqyera të përvojës elektronike.

Hapi 8: Dizajnimi i Kompletit të Transmetuesit të Mikrofonit

Një sinjal audio hyrës mund të mblidhet nga mikrofoni elektrik në bord ose të sigurohet nga një burim tjetër elektrik në kunjat e kokës së hyrjes. Drejtuesit e mikrofonit mund të zgjaten duke përdorur tela ose priza të shkurtuara nga përbërës të tjerë për të lejuar lidhjen me PCB. Kordoni i mikrofonit i lidhur me pjesën e jashtme të mikrofonit është plumbi negativ siç tregohet në figurë.

Në transistorin Q1, Modulimi i Frekuencës arrihet kur një frekuencë e oshilatorit bartës modifikohet nga sinjali audio. Potenciometri i prerës mund të përdoret për të rregulluar dobësimin e hyrjes së sinjalit audio. Sinjali audio bashkohet me bazën e tranzistorit Q1 nëpërmjet C2.

Transistori Q2 (së bashku me R7, R8, C4, C5, L1, C8 dhe C7) siguron oshilator me frekuencë të lartë. C8 është kondensatori i reagimit. C7 është kondensatori bllokues DC. C5 dhe L1 sigurojnë rezervuarin rezonant për oshilatorin. Ndryshimi i vlerave të C5 dhe/ose L1 do të ndryshojë frekuencën e transmetimit. Pas montimit fillestar, frekuenca e transmetimit e paracaktuar do të jetë rreth 83MHz. Përhapja e butë e kthesave të spirales L1 do të ndryshojë vlerën e induktorit L1 dhe do të zhvendosë frekuencën e transmetimit në përputhje me rrethanat. Mbajtja e frekuencës rreth 88MHz-108MHz do të lejojë që sinjali të merret duke përdorur çdo radio FM, përfshirë marrësin SDR.

Transistori Q3 (së bashku me R9, R10, L2, C10 dhe C1) formon një qark përforcues të fuqisë me frekuencë të lartë. Sinjali i moduluar bashkohet me qarkun amplifikues përmes kondensatorit C6. C10 dhe L2 formojnë një rezervuar akordimi amplifikimi. Fuqia maksimale e daljes arrihet kur laku i amplifikimit të C10 dhe L2 akordohen në të njëjtën frekuencë si laku oshilator bartës i C5 dhe L1.

Së fundi, C12 dhe L3 sigurojnë antenë turing ku sinjali i përforcuar futet në një antenë teli për transmetim si valë elektromagnetike të frekuencës së radios.

Hapi 9: Kompleti i Marrësit të Modulimit të Frekuencës (FM)

Ky komplet marrës FM bazohet në çipin HEX3653, i cili është një Demodulator FM shumë i integruar.

Kompleti përfshin:

• PCB
• U1 HEX3653 Çip SMD 16pin
• Q1 SS8050 NPN Transistor
• L1 Induktori 100uH
• Y1 32.768KHz Kristal
• Rezistencat R1, R2, R3, R4 10KOhm
• C1, C2 Kondensatorët elektrolitikë 100uF
• C3, C5 Kondensatorë qeramikë (104) 0.1uF
• C4 Kondensator qeramik (33) 33pF
• D1, D2 1N4148 Diodat
• LED i verdhë
• Foleja e telefonit audio 3.5 mm
• Koka me katër kunja me kërcyes
• Pesë butona me çast
• Mbajtës i dyfishtë i baterisë AA

Çipi i marrësit HEX3653 funksionon në diapazonin e frekuencës 76MHz-108MHz, i cili i është caktuar radios së transmetimit FM.

Kompleti përfshin pesë butona shtytës:

• Akordimi i frekuencës (SEEK +, SEEK-)
• Kontrolli i volumit (VOL +, VOL-)
• Fuqia (PW)

Qarku ka një tension pune prej 1.8-3.6V, i cili furnizohet lehtësisht nga dy qeliza 1.5V.

Hapi 10: Dizajnimi i Kutisë së Marrësit HEX3653 FM

Ekzistojnë dy mundësi për një hyrje të antenës.

Një tel mund të ngjitet në jastëkun "A" në PCB ose mbrojtja e telit të kufjeve mund të shërbejë si antenë.

Koka me katër kunja shërben si ndërprerës i antenës (i etiketuar ASW). Vendosja e kërcyesit të shkurtër në ASW zgjedh midis dy hyrjeve të antenës. Shkurtimi i kunjave 1 dhe 2 drejton sinjalin e antenës së jashtme "A" për të fiksuar katër nga çipi HEX3653. Përndryshe, shkurtimi i kunjave 2 dhe 3 drejton kunjin mbrojtës të prizës së kufjeve për të fiksuar katër nga çipi HEX3653.

Pin katër i çipit HEX3653 është hyrja e frekuencës së radios (RF) në çipin e marrësit. Sinjali i zgjedhur RF kalon së pari përmes L1 dhe C4 të cilët veprojnë si filtër. Pastaj dy dioda prerëse përdoren për të kufizuar tensionin e tepërt të hyrjes.

Koka me pesë kunja (e etiketuar B) lejon që moduli i marrësit të integrohet në një sistem tjetër. Ekzistojnë dy kunja për hyrjen e furnizimit me energji (+V, tokë) dhe tre për daljen audio (djathtas, majtas, tokëzimit).

Hapi 11: Montimi i Kutisë së Marrësit HEX3653 FM

Tre kondensatorët qeramikë dhe kristali dhe jo të polarizuar dhe mund të futen në çdo orientim. Ato nuk janë të këmbyeshme, por secila mund të rrotullohet në orientimin e tyre. Të gjithë përbërësit e tjerë duhet të montohen sipas orientimit të treguar në ekranin e mëndafshit PCB. Si zakonisht, është mirë të filloni me çipin SMD, dhe pastaj të kaloni në përbërësit më të vegjël/më të shkurtër që punojnë nga qendra e PCB drejt skajeve. Bashkojini titujt, folenë audio dhe mbajtësen e baterisë të fundit.

Hapi 12: CCStick

CCStick është një modul i transmetuesit të radios nën-GHz të Texas Instruments CC1101 i shoqëruar me një Arduino ProMicro. Dy komplete CCStick përfshihen në HackerBox #0034 për përdorim si dy pika përfundimtare të një lidhjeje komunikimi ose në ndonjë konfigurim tjetër komunikimi.

Fleta e të dhënave Texas Instruments CC1101 është një transmetues me kosto të ulët nën GHz i krijuar për aplikacione pa tel me fuqi shumë të ulët. Qarku është i destinuar kryesisht për brezat e frekuencave Industriale, Shkencore dhe Mjekësore (ISM) dhe Pajisjet me Rrezë të Shkurtra (SRD) në 315, 433, 868 dhe 915 MHz, por lehtë mund të programohet për operim në frekuenca të tjera në 300- Brezat 348 MHz, 387-464 MHz dhe 779-928 MHz. Transmetuesi RF është i integruar me një modem brez bazë shumë të konfigurueshëm. Modemi mbështet formate të ndryshme modulimi dhe ka një normë të të dhënave të konfigurueshme deri në 600 kbps.

Hapi 13: Arduino ProMicro 3.3V 8MHz

Arduino ProMicro bazohet në mikrokontrolluesin ATmega32U4 i cili ka një ndërfaqe USB të integruar. Kjo do të thotë se nuk ka FTDI, PL2303, CH340 ose ndonjë çip tjetër që vepron si ndërmjetës midis kompjuterit tuaj dhe mikrokontrolluesit Arduino.

Ne sugjerojmë që së pari të testoni Pro Micro pa i bashkuar kunjat në vend. Ju mund të kryeni konfigurimin dhe testimin bazë pa përdorur kunjat e kokës. Gjithashtu, vonesa e bashkimit në modul jep një ndryshore më pak për të korrigjuar nëse hasni në ndonjë ndërlikim.

Nëse nuk e keni Arduino IDE të instaluar në kompjuterin tuaj, filloni duke shkarkuar formularin IDE arduino.cc. KUJDES: Sigurohuni që të zgjidhni versionin 3.3V nën mjetet> procesori para se të programoni Pro Micro. Mbajtja e këtij grupi për 5V do të funksionojë një herë dhe më pas pajisja do të duket se nuk lidhet kurrë me kompjuterin tuaj derisa të ndiqni udhëzimet "Rivendosja në Bootloader" në udhëzuesin e diskutuar më poshtë, i cili mund të jetë pak i ndërlikuar.

Sparkfun ka një Udhëzues të shkëlqyeshëm Pro Micro Hookup. Udhëzuesi i lidhjes ka një përmbledhje të hollësishme të bordit Pro Micro dhe më pas një seksion për "Instalimi: Windows" dhe një seksion për "Instalimi: Mac & Linux". Ndiqni udhëzimet në versionin e duhur të atyre udhëzimeve të instalimit në mënyrë që të konfiguroni Arduino IDE tuaj për të mbështetur Pro Micro. Ne zakonisht fillojmë të punojmë me një bord Arduino duke ngarkuar dhe/ose modifikuar skicën standarde Blink. Sidoqoftë, Pro Micro nuk përfshin LED -in e zakonshëm në kunjin 13. Për fat të mirë, ne mund të kontrollojmë LED -të RX/TX dhe Sparkfun ka siguruar një skicë të vogël të pastër për të demonstruar se si. Kjo është në pjesën e Udhëzuesit të lidhjes të titulluar, "Shembulli 1: Blinkies!" Verifikoni që mund të përpiloni dhe shkarkoni këtë Blinkies! shembull para se të vazhdoni.

Hapi 14: Dizajni dhe funksionimi i CCStick

Moduli CC1101 dhe Arduino ProMicro futen në anën e ekranit të mëndafshit të PCB CCStick. Me fjalë të tjera, dy modulet më të vegjël janë në anën e PCB -së së kuqe që ka bojë të bardhë dhe kunjat ngjiten nga ana që nuk ka bojë të bardhë. Bojë e bardhë quhet ekran mëndafshi PCB.

Gjurmët në PCB të kuqe lidhin Modulin CC1101 dhe Arduino ProMicro kështu:

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)

Një fillim i shpejtë për CC1101 është përdorimi i bibliotekës nga Elechouse. Shkarkoni bibliotekën duke klikuar lidhjen "merrni kodin" në atë faqe.

Krijoni një dosje për CC1101 në dosjen tuaj të Bibliotekave Arduino. Vendosni dy skedarët ELECHOUSE_CC1101 (.cpp dhe.h) në atë dosje. Krijoni gjithashtu një dosje shembujsh brenda atij dosje dhe vendosni tre dosjet demo/shembuj atje.

Përditësoni përkufizimet e kunjave në skedarin ELECHOUSE_CC1101.h kështu:

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

Pastaj vendosni skedarin shembull CC1101_RX në një CCStick dhe skedarin shembull CC1101_TX në CCStick të dytë.

Ekzistojnë një numër burimesh dhe projektesh të tjera interesante për marrësin CC1101 duke përfshirë shembullin e mëposhtëm:

TomXue Arduino CC1101 Arduino LibrarySmartRF StudioElectrodragon CC1101 ProjectCUL ProjectCCManager ProjectDIY nanoCULNjë tjetër CC1101 Konfigurimi i Mikrokontrolluesit

SH NOTNIM P USR P USRDORIMIN E PTERRDORIMIT:

Për të marrë shembullin e skicës së shembullit Elechouse CC1101_RXinterruprt, lidhni dy kunja të Arduino ProMicro në anën e poshtme të PCB CCStick. Këto janë kunjat 7 dhe 19 (A1) që lidh sinjalin e marrësit GDO0 me pinin 7 të mikrokontrolluesit, i cili është një nga kunjat e jashtëm të ndërprerjes. Tjetra, përditësoni njërën nga linjat e përcaktimit të pin -it të diskutuar më lart në "#define GDO0 7 // dhe 19" meqenëse GDO0 tani është përzier nga pin 19 në pin 7. Tjetra, në skedarin CC1101_RXinterruprt, gjeni funksionin e thirrjes së linjës attachInterrupt () dhe ndryshoni parametrin e parë (numrin e ndërprerjes) nga "0" në "4". Kjo është bërë sepse kunja 7 e ProMicro është e lidhur me ndërprerjen #4.

Hapi 15: HACK PLANETIN

Nëse e keni shijuar këtë Instructable dhe dëshironi të keni një kuti të ftohtë të pajisjeve elektronike që mund të hackohen dhe projekte të teknologjisë kompjuterike zbresin në kutinë tuaj postare çdo muaj, ju lutemi bashkohuni me revolucionin duke u sërfizuar në HackerBoxes.com dhe duke u abonuar për të marrë kutinë tonë mujore të befasisë.

Ndihmoni dhe ndani suksesin tuaj në komentet më poshtë ose në faqen e HackerBoxes në Facebook. Sigurisht na tregoni nëse keni ndonjë pyetje ose keni nevojë për ndihmë për ndonjë gjë. Faleminderit që jeni pjesë e HackerBoxes!