HackerBox 0034: SubGHz: 15 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ebben a hónapban a HackerBox Hackerek a szoftver által definiált rádiót (SDR) és az 1 GHz alatti frekvenciájú rádiókommunikációt vizsgálják. Ez az útmutató tartalmazza a HackerBox #0034 használatának megkezdéséhez szükséges információkat, amelyek itt vásárolhatók meg, amíg a készlet tart. Továbbá, ha minden hónapban szeretne egy ilyen HackerBox -ot közvetlenül a postaládájába kapni, akkor iratkozzon fel a HackerBoxes.com webhelyen, és csatlakozzon a forradalomhoz!

A HackerBox 0034 témái és tanulási céljai:

• Az SDR rádióvevők konfigurálása és használata
• Mobil SDR műveletek
• A CCStick Sub-GHz adó-vevő összeszerelése
• A CCStick programozása Arduino ProMicros segítségével
• FM audio adók és vevőkészülékek összeszerelése

A HackerBoxes a barkács elektronika és a számítástechnika havi előfizetési doboz szolgáltatása. Hobbisták, gyártók és kísérletezők vagyunk. Mi vagyunk az álmok álmodói. HACK a bolygó!

1. lépés: HackerBox 0034: Doboz tartalma

• USB szoftverrel meghatározott rádió (SDR) vevő
• MCX antenna SDR vevőhöz
• Két CCStick nyomtatott áramkör
• Két CC1101 adó -vevő antenna
• Két Arduino ProMicros 3.3V 8MHz
• FM audio adó készlet
• FM audio vevőkészlet
• MicroUSB kábel
• Exkluzív rádió oszcillátor "Hertz" Pin

Néhány más hasznos dolog:

• Forrasztópáka, forrasztó és alapvető forrasztószerszámok
• Számítógép szoftvereszközök futtatásához

A legfontosabb, hogy szüksége lesz a kalandra, a barkácsolás szellemére és a hacker kíváncsiságára. A Hardcore DIY elektronika nem triviális tevékenység, és a HackerBoxokat sem vizezik fel. A cél a haladás, nem a tökéletesség. Ha kitart és élvezi a kalandot, nagy elégedettség származhat az új technológia elsajátításából és remélhetőleg néhány projekt megvalósításából. Javasoljuk, hogy minden lépést lassan, a részletek figyelembe vételével tegyen meg, és ne féljen segítséget kérni.

Rengeteg információ található a HackerBoxes GYIK jelenlegi és leendő tagjainak.

2. lépés: Üdvözöljük a Sub-GHz rádióban

Cue zene: Rádió KAOS

A GHz alatti technológia ideális választás olyan vezeték nélküli alkalmazásokhoz, amelyek nagy hatótávolságot és alacsony energiafogyasztást igényelnek. A keskeny sávú átvitel adatokat továbbíthat távoli, gyakran több mérföldre lévő csomópontokhoz anélkül, hogy csomópontról csomópontra ugrálna. Ez a nagy hatótávolságú átviteli képesség csökkenti a több drága bázisállomás vagy ismétlő igényét. A szabadalmaztatott, GHz alatti protokollok lehetővé teszik a fejlesztők számára, hogy a vezeték nélküli megoldásaikat sajátos igényeiknek megfelelően optimalizálják, ahelyett, hogy megfelelnének a szabványnak, amely további korlátokat szabhat a hálózati megvalósításnak. Míg sok létező GHz alatti hálózat saját fejlesztésű protokollokat használ, az ipar lassan hozzáadja a szabványokon alapuló, interoperábilis rendszereket. Például az IEEE 802.15.4g szabvány világszerte népszerűvé válik, és különböző iparági szövetségek, például a Wi-SUN és a ZigBee fogadják el.

Néhány érdekes felfedezendő frekvencia: 88-108 MHz-es FM-sugárzás NOAA Weather RadioAir Traffic Control 315 MHz-es kulcs nélküli belépőfülke (a legtöbb amerikai autó) 2 m-es sonkás hívás (SSB: 144.200 MHz, FM: 146.52 MHz) 433 MHz ISM/IoT902-928 MHZ ISM/ IoT

Különféle modulációs sémákat használnak a különböző típusú rádiókommunikációkhoz ezeken a frekvenciákon. Szánjon néhány percet az alapok megismerésére.

3. lépés: Szoftver által meghatározott rádió (SDR) vevő

A hagyományos rádiókomponenseket (például modulátorokat, demodulátorokat és hangolókat) hardvereszközök segítségével valósítják meg. A modern számítástechnikai és analóg-digitális átalakítók (ADC-k) megjelenése lehetővé teszi, hogy a legtöbb ilyen hardveralapú komponenst a szoftverben valósítsák meg. Ezért a szoftver által meghatározott rádió (SDR) kifejezés. A számítógépes SDR olcsó, széles sávú rádióvevők megvalósítását teszi lehetővé.

Az RTL-SDR egy USB-kulcs, amely számítógépes rádióvevőként használható élő rádiójelek fogadására. Az RTL-SDR technológiával való kísérletezéshez számos információ áll rendelkezésre az interneten, beleértve a gyors kezdési útmutatót.

4. lépés: RTL-SDR USB hardver hardver

Az RTL2832U egy nagy teljesítményű DVB-T COFDM demodulátor, amely támogatja az USB 2.0 interfészt. Az RTL2832U támogatja a 2K vagy 8K módot 6, 7 és 8 MHz sávszélességgel. A modulációs paraméterek, például a kódsebesség és a védőintervallum automatikusan észlelhetők. Az RTL2832U támogatja a tunereket IF (közbenső frekvencia, 36,125 MHz), alacsony IF (4,57 MHz) vagy nulla-IF kimeneten, 28,8 MHz-es kristály használatával, és tartalmazza az FM/DAB/DAB+ rádió támogatást. A fejlett ADC-vel (analóg-digitális konverter) beépített RTL2832U nagy stabilitással rendelkezik a hordozható vételben. Az R820T2 digitális tuner támogatja a 24 - 1766 MHz tartományban történő működést.

Vegye figyelembe, hogy az SDR dongle egy MCX koaxiális RF bemenettel rendelkezik, amely a mellékelt MCX ostor antennával párosítható. Mivel sok gyakori jelforrás és antenna SMA koaxiális csatlakozót használ, az MCX-SMA csatoló hasznos lehet.

5. lépés: SDR szoftver - GNU rádió

A GNU Radio egy ingyenes és nyílt forráskódú szoftverfejlesztő eszközkészlet, amely jelfeldolgozó blokkokat biztosít a szoftverrádiók megvalósításához. A könnyen elérhető külső RF hardverekkel használható szoftver által meghatározott rádiók létrehozásához. A GNU rádiót széles körben használják hobbista, tudományos és kereskedelmi környezetben, mind a vezeték nélküli kommunikáció kutatásának, mind a valós rádiórendszerek támogatására.

A GNU rádiónak számos íze és megvalósítása létezik. A GQRX egy szép változat OSX és Linux felhasználók számára.

6. lépés: Mobil SDR

Az SDR Touch mobiltelefonját vagy táblagépét megfizethető és hordozható szoftverrel meghatározott rádiószkennerré alakíthatja. Hallgassa élőben az FM rádióállomásokat, az időjárás -jelentéseket, a rendőrséget, a tűzoltóságot és a sürgősségi állomásokat, a taxiforgalmat, a repülőgépes kommunikációt, az analóg TV -adások hangját, a HAM rádióamatőröket, a digitális adásokat és még sok mást.

Menet közbeni (OTG) USB-kábel vagy adapter szükséges az SDR USB-hardverkulcs mobileszközhöz való csatlakoztatásához. A hardverkulcs táplálásához szükség lehet egy extra (segéd) tápporttal rendelkező OTG -kábelre. Ettől függetlenül jó ötlet lehet egy extra tápcsatlakozó, mivel egy olyan alkalmazás, mint az SDR Touch, hajlamos arra, hogy gyorsan lemerítse az akkumulátorokat a mobileszközökön.

7. lépés: Mikrofon adó készlet

Ez a forrasztó készlet egy egyszerű, három tranzisztoros frekvencia moduláló (FM) audio adó. 80MHz-108MHz frekvenciatartományban működik, amely az FM-rádióhoz van hozzárendelve. Az adó üzemi feszültsége 1,5V-9V, és 100 méteren keresztül továbbítja a tápellátástól, az antenna konfigurációjától, a hangolástól és a környezeti elektromágneses tényezőktől függően.

A készlet tartalma:

• NYÁK
• EGY 500KOhm nyíróedény
• KÉT NPN 9018 tranzisztor
• ONE NPN 9014 tranzisztor
• EGY 4,5 fordulatos induktor (4T5)
• KÉT 5,5 fordulatú induktor (5T5)
• ONE Electret mikrofon
• ONE 1M ellenállás (BrownBlackGreen)
• KÉT 22K ellenállás (RedRedOrange)
• NÉGY 33 ohmos ellenállás (OrangeOrangeBlack)
• HÁROM 2.2K (2K2) Ellenállás (RedRedRed)
• ONE 33uF elektrolit sapka
• NÉGY 30pF kerámia kondenzátor „30”
• NÉGY 100nF kerámia kondenzátor „104”
• ONE 10nF kerámia kondenzátor „103”
• KÉT 680pF kerámia kondenzátor „681”
• KÉT 10pF kerámia kondenzátor „10”
• Antenna vezeték
• 9V -os elemcsipesz
• Fejléc csapok (törés 2 és 3 csapokra)

Vegye figyelembe, hogy a három tranzisztornak, a mikrofonnak és az egyik elektrolitikus kondenzátornak a NYÁK selyemképernyőjén látható módon kell állnia. Az induktivitások és a kerámia kondenzátorok nem polarizáltak. Bár az értékek és típusok nem cserélhetők fel, mindegyiket be lehet illeszteni bármelyik tájolásban.

Ha még nem ismeri a forrasztást: Sok nagyszerű útmutató és videó található online a forrasztásról. Íme egy példa. Ha úgy érzi, hogy további segítségre van szüksége, próbálja meg megtalálni a helyi készítői csoportot vagy hackerhelyet a területen. Ezenkívül az amatőr rádiós klubok mindig kiváló források az elektronikai tapasztalatokhoz.

8. lépés: A mikrofon adó -készlet tervezése

A bemeneti audiojelet a fedélzeti elektret -mikrofon gyűjti össze, vagy más elektromos forrásból a bemeneti fejléc csapjaihoz juttathatja. A mikrofonvezetékek meghosszabbíthatók más alkatrészek vezetékeivel vagy vágott kábeleivel, hogy lehetővé tegyék a NYÁK -hoz való csatlakozást. A mikrofon külső házához csatlakoztatott mikrofonvezeték a képen látható negatív vezeték.

A Q1 tranzisztornál a frekvenciamoduláció akkor érhető el, ha a hordozó oszcillátor frekvenciáját az audiojel módosítja. A trimmer potenciométerrel beállítható az audiojel bemeneti csillapítása. Az audiojel a Q2 tranzisztor bázisához van csatlakoztatva a C2 -n keresztül.

A Q2 tranzisztor (R7, R8, C4, C5, L1, C8 és C7 mellett) biztosítja a nagyfrekvenciás oszcillátort. A C8 a visszacsatoló kondenzátor. A C7 az egyenáramú blokkoló kondenzátor. A C5 és az L1 a rezonanciatartályt biztosítja az oszcillátor számára. A C5 és/vagy L1 értékeinek megváltoztatása megváltoztatja az adási frekvenciát. A kezdeti összeszerelés után az alapértelmezett átviteli frekvencia körülbelül 83 MHz lesz. Az L1 tekercs kanyarulatainak óvatos szétterítése kicsivel megváltoztatja az L1 induktivitás értékét, és ennek megfelelően eltolja az átviteli frekvenciát. Ha a frekvenciát 88MHz-108MHz körüli értéken tartja, lehetővé teszi a jel vételét bármilyen FM rádió használatával, beleértve az SDR vevőt is.

A Q3 tranzisztor (az R9, R10, L2, C10 és C1 mellett) nagyfrekvenciás erősítő áramkört képez. A modulált jel a C6 kondenzátoron keresztül kapcsolódik az erősítő áramkörhöz. A C10 és az L2 erősítő hangoló tartályt alkot. A maximális kimeneti teljesítmény akkor érhető el, ha a C10 és az L2 erősítő hurkát ugyanarra a frekvenciára hangolják, mint a C5 és L1 vivőoszcillátor hurkát.

Végezetül a C12 és L3 antennákat állít be, ahol a felerősített jelet vezetékes antennába vezetik rádiófrekvenciás elektromágneses hullámok továbbítására.

9. lépés: Frekvencia modulációs (FM) vevőkészlet

Ez az FM vevőkészlet a HEX3653 chipen alapul, amely egy nagymértékben integrált FM demodulátor.

A készlet tartalma:

• NYÁK
• U1 HEX3653 Chip SMD 16pin
• Q1 SS8050 NPN tranzisztor
• L1 induktor 100uH
• Y1 32,768KHz kristály
• R1, R2, R3, R4 ellenállások 10KOhm
• C1, C2 elektrolit kondenzátorok 100uF
• C3, C5 kerámia kondenzátorok (104) 0,1uF
• C4 Kerámia kondenzátor (33) 33pF
• D1, D2 1N4148 Diódák
• Sárga LED
• Audio telefon csatlakozó 3,5 mm
• Négypólusú fejléc jumperrel
• Öt pillanatnyi nyomógomb
• Kettős AA elemtartó

A HEX3653 vevő chip a 76 MHz-108 MHz-es frekvenciatartományon keresztül működik, amelyet az FM-rádióhoz rendelnek.

A készlet öt nyomógombot tartalmaz:

• Frekvencia hangolás (SEEK +, SEEK-)
• Hangerőszabályzó (VOL +, VOL-)
• Teljesítmény (PW)

Az áramkör üzemi feszültsége 1,8-3,6 V, amelyet két 1,5 V-os cella könnyen ellát.

10. lépés: A HEX3653 FM vevőkészlet tervezése

Az antenna bemenetre két lehetőség van.

Vezeték csatlakoztatható a NYÁK "A" párnájához, vagy a fejhallgató vezeték árnyékolása szolgálhat antennaként.

A négypólusú fejléc antennakapcsolóként szolgál (ASW jelzéssel). A rövidzárlatos jumper elhelyezése az ASW -n a két antennabemenet közül választ. Az 1. és 2. tű rövidre zárása a külső antenna "A" jelét a HEX3653 chip négyes érintkezőjéhez vezeti. Alternatív megoldásként a 2 -es és 3 -as rövidre záró érintkezők a fejhallgató -csatlakozó árnyékolócsapját a HEX3653 chip négyes érintkezőjéhez vezetik.

A HEX3653 chip négy csapja a rádiófrekvenciás (RF) bemenet a vevő chiphez. A kiválasztott RF jel először áthalad az L1 és C4 szűrőkön. Ezután két vágó diódát használnak a túlzott bemeneti feszültség korlátozására.

Az ötpólusú fejléc (B jelöléssel) lehetővé teszi a vevőmodul integrálását egy másik rendszerbe. Két érintkező van a tápegység bemenetéhez (+V, föld) és három az audio kimenethez (jobb, bal, föld).

11. lépés: A HEX3653 FM vevőkészülék összeszerelése

A három kerámia kondenzátor és a kristály nem polarizált, és bármilyen irányban behelyezhetők. Nem felcserélhetők, de mindegyik elforgatható irányukban. Az összes többi alkatrészt a NYÁK selyemszitán feltüntetett tájolásnak megfelelően kell felszerelni. A szokásos módon a legjobb, ha az SMD lapkával kezdi, majd lépjen a legkisebb/legrövidebb alkatrészekre, amelyek a NYÁK közepétől a szélek felé dolgoznak. Csatlakoztassa a fejléceket, az audiocsatlakozót és az elemtartót utoljára.

12. lépés: CCStick

A CCStick egy Texas Instruments CC1101 sub-GHz rádió adó-vevő modul, amely egy Arduino ProMicro-hoz van csatlakoztatva. A HackerBox #0034 két CCStick készletet tartalmaz, amelyek kommunikációs kapcsolat két végpontjaként vagy más kommunikációs konfigurációként használhatók.

A Texas Instruments CC1101 (adatlap) egy olcsó, alacsony GHz-es adó-vevő, amelyet nagyon alacsony fogyasztású vezeték nélküli alkalmazásokhoz terveztek. Az áramkört elsősorban ipari, tudományos és orvosi (ISM) és kis hatótávolságú eszközök (SRD) frekvenciasávjaihoz szánják, 315, 433, 868 és 915 MHz-en, de könnyen programozható a 300- 348 MHz, 387-464 MHz és 779-928 MHz sávok. Az RF adó -vevő egy jól konfigurálható alapsávú modemmel van integrálva. A modem támogatja a különböző modulációs formátumokat, és konfigurálható adatsebessége akár 600 kbps.

13. lépés: Arduino ProMicro 3.3V 8MHz

Az Arduino ProMicro az ATmega32U4 mikrokontrollerre épül, amely beépített USB interfésszel rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy nincs FTDI, PL2303, CH340 vagy más chip, amely közvetítőként működne a számítógép és az Arduino mikrokontroller között.

Javasoljuk, hogy először próbálja ki a Pro Micro -t anélkül, hogy a csapokat a helyére forrasztaná. Az alapkonfigurációt és a tesztet elvégezheti a fejlécek használata nélkül. Továbbá, a forrasztás késleltetése a modulon eggyel kevesebb változót ad a hibakereséshez, ha bármilyen komplikációba ütközik.

Ha nincs telepítve az Arduino IDE a számítógépére, akkor először töltse le az arduino.cc IDE űrlapot. FIGYELMEZTETÉS: A Pro Micro programozása előtt feltétlenül válassza ki a 3.3V -os verziót az Eszközök> processzor menüpont alatt. Ha ezt az 5 V -os beállítást megadja, akkor egyszer működni fog, majd úgy tűnik, hogy az eszköz soha nem csatlakozik a számítógéphez, amíg nem követi az alább tárgyalt útmutató „Visszaállítás rendszerindítóra” utasításait, ami kissé trükkös lehet.

A Sparkfun nagyszerű Pro Micro Hookup Guide -t tartalmaz. Az összekapcsolási útmutató részletes áttekintést tartalmaz a Pro Micro kártyáról, majd egy részt a "Telepítés: Windows" és egy "Telepítés: Mac és Linux" részben. Kövesse a telepítési utasítások megfelelő verziójában található utasításokat annak érdekében, hogy az Arduino IDE a Pro Micro támogatására legyen konfigurálva. Általában egy Arduino táblával kezdünk dolgozni a standard Blink vázlat betöltésével és/vagy módosításával. A Pro Micro azonban nem tartalmazza a szokásos LED -et a 13. tűn. Szerencsére tudjuk irányítani az RX/TX LED -eket, és a Sparkfun egy ügyes kis vázlatot mutatott be annak bemutatására. Ez a Hookup Guide „1. példa: Blinkies!” Című szakaszában található. Ellenőrizze, hogy össze tudja -e fordítani és letölteni ezt a Blinkies -t! példa a továbblépés előtt.

14. lépés: A CCStick tervezése és működése

A CC1101 modul és az Arduino ProMicro a CCStick NYÁK szitanyomásos oldalára van behelyezve. Más szóval, a két kisebb modul a piros NYÁK oldalán található, amelyen fehér festék van, és a csapok kilógnak az oldalról, amelyen nincs fehér festék. A fehér festéket PCB selyemszitának nevezik.

A piros NYÁK nyomai a CC1101 modult és az Arduino ProMicro -t kötik össze, így:

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)

A CC1101 gyors kezdete az Elechouse könyvtárának használata. Töltse le a könyvtárat az oldalon található "kód lekérése" linkre kattintva.

Hozzon létre egy mappát a CC1101 számára az Arduino Libraries mappában. Helyezze a két ELECHOUSE_CC1101 fájlt (.cpp és.h) ebbe a mappába. Hozzon létre egy példa mappát is a mappában, és helyezze be a három demó/példa mappát.

Frissítse a csapok definícióit az ELECHOUSE_CC1101.h fájlban, így:

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

Ezután helyezze a CC1101_RX mintafájlt az egyik CCStickre, és a CC1101_TX mintafájlt a második CCStickre.

Számos más érdekes forrás és projekt létezik a CC1101 adó -vevő számára, beleértve a következő példát:

TomXue Arduino CC1101 Arduino Library SmartRF StudioElektrodragon CC1101 ProjectCUL ProjectCCManager ProjectDIY nanoCULA másik CC1101 mikrokontroller beállítása

MEGJEGYZÉS A KAPCSOLATOK HASZNÁLATÁRÓL:

Az Elechouse CC1101_RXinterruprt vázlatának mintavételezéséhez csatlakoztassa az Arduino ProMicro két csapját a CCStick NYÁK alsó oldalához. Ezek a 7 -es és 19 -es érintkezők (A1), amelyek az adó -vevő GDO0 jelet a mikrovezérlő 7 -es tűjéhez kötik, amely az egyik külső megszakítócsap. Ezután frissítse a fent tárgyalt pin definiáló sorok egyikét "#define GDO0 7 // and 19" -ra, mivel a GDO0 most a 19 -es tűről a 7 -esre szűkül. Ezután a CC1101_RXinterruprt fájlban keresse meg a attachInterrupt () és módosítsa az első paramétert (megszakítási szám) "0" -ról "4" -re. Ez azért van így, mert a ProMicro 7. csapja a 4. megszakításhoz kapcsolódik.

15. lépés: HACK A PLANET

Ha élvezte ezt az Instructable programot, és szeretné, ha havonta egy feltörhető elektronikai és számítástechnikai projekt doboz érkezne a postaládájába, kérjük, csatlakozzon a forradalomhoz, ha böngészhet a HackerBoxes.com oldalon, és iratkozzon fel havi meglepetésdobozunkra.

Vegye fel a kapcsolatot és ossza meg sikerét az alábbi megjegyzésekben vagy a HackerBoxes Facebook -oldalán. Feltétlenül tudassa velünk, ha kérdése van, vagy segítségre van szüksége. Köszönjük, hogy a HackerBoxes tagja lehetsz!