Kit Pembangunan RF Python: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Pertama sekali, saya ingin memberikan sedikit pengenalan mengenai bagaimana saya memasuki barangan RF dan mengapa saya mengusahakan projek ini.

Sebagai pelajar sains komputer yang mempunyai minat terhadap perkakasan, saya mula mengikuti beberapa kursus yang berkaitan dengan isyarat dan keselamatan tanpa wayar dalam komunikasi tanpa wayar pada bulan Oktober 2018. Saya dengan cepat mula bereksperimen dengan radio yang ditentukan perisian RTL-SDR dan HackRF dan dengan off-the- rak modul Arduino RF.

Masalahnya ialah: SDR tidak cukup mudah alih untuk tujuan saya (selalu perlu membawa komputer riba, antena dll) dan modul Arduino RF yang murah tidak cukup mampu dari segi kekuatan isyarat, kebolehsuaian, julat frekuensi dan automasi.

Antena CC1101 dari Texas Instruments adalah pilihan yang tepat untuk pemancar RF kecil tetapi mampu yang juga sangat murah. Orang-orang telah membina perkara-perkara hebat dengan mereka, seperti DIY SDR dan barang-barang seperti itu.

Perkara lain yang ingin saya bahaskan dengan topik ini ialah CircuitPython. Ini adalah bahasa pengaturcaraan baru dari mikrokontroler yang pernah saya dengar banyak perkara baik sehingga saya mahu mencubanya. Ternyata saya sangat menikmatinya, terutamanya ditambah dengan papan Adafruit Feather M4 Express yang juga saya gunakan dalam projek ini. Sangat mudah untuk debug kerana anda tidak perlu menyusun perisian firma tersuai setiap kali anda mencuba sedikit perubahan pada kod anda, anda mendapat konsol REPL dan kod anda juga tetap berada di mikrokontroler itu sendiri yang bermaksud anda boleh membawanya, pasangkannya ke dalam pelbagai komputer dan anda akan sentiasa dapat melakukan perubahan semasa dalam perjalanan.

Langkah 1: Komponen Perkakasan

Perkara yang anda perlukan untuk meniru projek ini:

• Adafruit Feather M4 Express
• 2x Texas Instruments CC1101 Transceiver + Antena
• Adafruit FeatherWing OLED
• 3.7V LiPo

Pada dasarnya ini yang anda perlukan untuk memiliki transceiver RF yang cukup padat dan berkemampuan, tetapi seperti yang anda lihat dalam gambar, ia tidak akan boleh dipercayai dan kemas dengan semua kabel jumper tersebut.

Oleh itu, saya merancang PCB khusus menggunakan https://easyeda.com/ dan memerintahkannya dari JLCPCB.com (sangat murah dan berkualiti!) Untuk menghubungkan semuanya. Ini juga memungkinkan untuk menggabungkan 3 butang dan LED dengan mudah untuk input pengguna dan output status.

Dan akhirnya, saya 3D mencetak sedikit penutup untuk bahagian belakang PCB sehingga tidak akan kekurangan apa-apa dan duduk di atas meja.

Sekiranya anda baru menggunakan reka bentuk Elektronik dan PCB, saya akan mengesyorkan untuk melihat Instruksinya: Elektronik Asas, Kelas Reka Bentuk Litar Litar!

Di lampiran anda boleh menemui fail Gerber untuk PCB saya. Sekiranya anda memutuskan untuk membuatnya, anda akan memerlukan beberapa komponen tambahan yang saya pesan sendiri dari LCSC, kerana ia dikaitkan dengan JLCPCB sehingga mereka menawarkan untuk menghantar semuanya bersama-sama yang menjimatkan sedikit kos penghantaran dan komponennya juga hanya sangat murah di sana. Lihat BOM untuk senarai terperinci. Saya dengan sengaja memilih ukuran pakej besar 0805 untuk komponen SMD supaya semua orang dapat memasangnya ke PCB!

Langkah 2: Membina Dewan

Pada gambar pertama kita dapat melihat PCB tanpa "pengubahsuaian" dilakukan - ia datang seperti ini dari kilang. Potongan yang sangat bersih (tidak ada alur v, dialihkan sepenuhnya) dan kesan yang bagus pada semua lubang THT.

Sekiranya anda mahu menggunakan LED, anda mesti menyoldernya dan juga perintang SMD. Perintang biasanya tersembunyi di bawah mikrokontroler tetapi kelihatan pada gambar kedua yang menunjukkan papan terpateri sepenuhnya. Sekiranya anda tidak mempunyai banyak pengalaman dengan pematerian, mungkin agak sukar untuk menyolder SMD, tetapi agak pilihan dan semua komponen terasnya adalah THT. Saya selalu suka mengesyorkan video Dave (EEVblog) dan menontonnya sendiri: EEVblog # 186 - Tutorial Pematerian Bahagian 3 - Gunung Permukaan. Ia cukup panjang tetapi berbaloi jika anda baru mengetahui perkara ini!

Dia menyebutkan ini juga, tetapi: berhati-hati untuk menyolder perintang dan LED terlebih dahulu, kemudian butang kedua dan tajuk pada akhirnya. Dengan cara ini anda selalu boleh menggunakan meja untuk menolak komponen dari bawah dan solder dari atas (PCB terbalik terbalik).

Setelah memasangkan semuanya, anda hanya boleh memasang Feather M4 dan satu atau dua antena dan perkakasannya sudah siap! Oleh kerana kita tidak menggunakan komponen ini, kita selalu boleh mengeluarkannya dan menggunakannya untuk projek lain yang hebat!

Harap maklum bahawa pada gambar ketiga saya mempunyai header lelaki pendek biasa di Feather sehingga saya tidak dapat meletakkan OLED di atas. Saya terpaksa membatalkannya dan menambahkan header susun Feather. Sekiranya anda ingin menggunakan OLED, segera dapatkan tajuk susun, jujur: D Desoldering hanya menyakitkan.

Langkah 3: Perisian

Dengan perkakasan yang selesai, mari kita bercakap mengenai perisian.

Seperti disebutkan dalam pendahuluan, M4 menjalankan kod Python, tetapi jelas tidak ada perpustakaan untuk CC1101 yang ada dalam bahasa Python. Oleh itu, saya melakukan apa yang dilakukan oleh DIYers dan menulis sendiri. Anda boleh menemuinya di sini:

Ia tidak menyokong semua yang mampu dimiliki oleh transceiver TI tetapi cukup untuk menghantar dan menerima data yang dikodkan ASK pada frekuensi apa pun dengan mudah. Saya dapat berkomunikasi dengan soket dinding terkawal RF dan juga kereta keluarga saya dengan menggunakan perpustakaan ini.

Saya mungkin akan terus mengusahakannya dan jika anda mempunyai pertanyaan, permintaan ciri atau ingin menyumbang kepada pembangunan, jangan ragu untuk menghubungi saya!

Langkah 4: Keupayaan dan Ciri

Oleh kerana saya merancang peranti ini untuk menggunakan antena berganda dan transceiver TI CC1101 yang sangat boleh dikonfigurasi, anda mempunyai banyak kemungkinan, terutama di lapangan di mana anda tidak perlu membawa lebih dari sekadar peranti bersaiz telefon pintar.

Anda misalnya boleh menangkap isyarat komunikasi dalam jalur 433MHz dan menghantarnya kembali ke stesen rumah anda dengan antena sekunder yang beroperasi pada 868MHz.

Atau jika anda ingin belajar dan bereksperimen dengan jamming reaktif, anda boleh mempunyai antena pendengaran dan jamming yang menghantar isyaratnya sendiri sebaik sahaja transmisi dikesan, tanpa melakukan "kaedah tradisional" untuk menukar antara RX dan TX sebagai secepat mungkin.

Satu lagi perkara yang sangat menarik mengenai Feather M4 ialah ia dilengkapi dengan litar pengecasan LiPo onboard sehingga anda hanya memasang bateri anda dan bersedia untuk pergi. Dalam kes saya, dengan satu antena dalam mod RX berterusan, mendengar transmisi dan skrin OLED dihidupkan, peranti akan berjalan selama hampir 20 jam pada LiPo 1000 mAh.

Menggunakan skrin OLED - tetapi juga mungkin tanpanya, mis. menggunakan tiga status LED - anda boleh mempunyai banyak program dan memilih yang mana yang anda mahu jalankan dengan butang di bahagian bawah papan. Saya sendiri melaksanakan keseluruhan menu dengan mod untuk dipilih dan paparan tetapan frekuensi dll.

Ia mungkin berguna untuk automasi rumah! Seperti yang saya nyatakan, saya berjaya berkomunikasi dengan outlet kuasa (menangkap isyarat asal sekali dan memainkannya semula bila-bila masa anda memerlukannya) dan jika anda melakukan sedikit penyelidikan di Internet, anda akan dapati dengan cepat berapa banyak peranti yang juga beroperasi frekuensi ini dengan kod yang tidak pernah berubah. Bahkan beberapa kod garaj dapat direkodkan dan disimpan dengan peranti ini dan kemudian digunakan setiap kali anda perlu membuka atau menutup garaj anda. Oleh itu, ini boleh menjadi alat kawalan jauh universal untuk semua peranti RF anda!

Saya sendiri meniru serangan RollJam dengan peranti ini juga, tetapi tidak akan melepaskan kodnya kerana jamming adalah haram di kebanyakan tempat, jadi jika anda mencuba perkara seperti ini, rujuk undang-undang tempatan anda;-)

Oleh kerana papan muncul sebagai cakera USB semasa anda memasangkannya dan CircuitPython menawarkan ciri seperti itu, anda juga boleh mempunyai peranti merakam transmisi RF dan menyimpan data demodulasi (oh ya, pemancar melakukan ini secara automatik!) Ke fail teks yang kemudian anda boleh salin ke PC anda dan analisis untuk tujuan sains seperti rekayasa transmisi terbalik.

Langkah 5: Keputusan Akhir

Sebarang maklum balas, cadangan dan sumbangan untuk projek ini dialu-alukan dan jangan ragu untuk mengemukakan soalan sekiranya ada!