UR5FFR

Радиолюбительские конструкции и программы
It is currently 03 Oct 2022, 10:47

All times are UTC + 2 hours [ DST ]




Post new topic Reply to topic  [ 6 posts ] 
Author Message
PostPosted: 05 Sep 2022, 22:30 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1879
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Проект является дальнейшим развитием проектов Altair DSP и Altair 107 DSP. Все Альтаиры имеют гибридный аналогово-цифровой тракт. Аналоговая часть имеет себя классическую супергетеродинную архитектуру ДПФ-СМЕСИТЕЛЬ-КФ-УПЧ-СМЕСИТЕЛЬ-УПЧ. С выхода аналоговой части снимается сигнал ультразвуковой ПЧ. Вся дальнейшая обработка такая как АРУ, фильтрация и шумопонижение, происходят в цифровой форме.

В первых проектах использовался специализированный сигнальный процессор ADAU1761. Когда я начинал над ними работать на али его можно было купить примерно по 1-2 USD за корпус. Но после начала дефицита на рынке цена на них подскочила до 6-7 USD, что за гранью разумного, особенно учитывая что примерно 30-40% того что продается на али - это брак или отбраковка, несмотря на заводскую упаковку в ленте. Кроме высокой цены, ADAU1761 имеет достаточно ограниченный объем памяти и не позволяет реализовывать сложные алгоритмы. Так же отсутствует модуль FFT.

Решение этих проблем напрашивается само собой - использование мощного микропроцессора на котором можно реализовать как функции ДСП, так и функции синтезатора частот для аналоговой части и общего управления трансивером. Обычно для этих целей выбирают STM32. В некоторых проектах используют двухядерные версии процессора. Но опять же процессоры STM нынче тоже в дефиците и оверпрайснутые. Поэтому было принято решение использовать ESP32 от Espressif.

Если заглянуть "под капот" ESP32 то мы кроме WiFi и bluetooth обнаружим там много интересного. В первую очередь меня интересовал сам процессор. И он там есть. Причем не один, а целых две штуки :) ESP32 содержит два абсолютно идентичных и равноправных ядра. Эффективно управлять ими можно с помощью FreeRTOS. Работают они на тактовой частоте в 240МГц и обеспечивают достаточно неплохую производительность. Из периферии есть все что надо - I2C, очень быстрый SPI и I2S для подключения аудиокодеков. Кроме этого есть еще множество всяких специфических акселлераторов и примочек связанных с крипто и сетью. Нам пока они не нужны.

В качестве фронэнда использован Super21.

Attachment:
super21_frontend_stage_2.jpg
super21_frontend_stage_2.jpg [ 88.96 KiB | Viewed 644 times ]


Он может работать в режиме однократного и двойного преобразования частоты. Частоты ПЧ выбраны 9МГц и 45МГц.
Блок ПЧ особенностей не имеет. Применены промышленные КФ фирмы KVG на частоту 9МГц. Используется два фильтра - один SSB, второй - AM. Далее сигнал усиливается в УПЧ, переносится на ультразвуковую ПЧ и поступает на кодек WM8731. Так как сигнал уже предварительно отфильтрован и усилен то к кодеку не предъявляются какие-то запредельные требования. WM8731 выбран как дешевый и доступный кодек.

Вся дальнейшая обработка выполняется в ESP32. Кроме DSP процессор выполняет все обычные функции по управлению трансивером и синтезаторами, которых используется два - SI570 и SI5351. Отображается информация на 3.2" TFT ILI9341 с разрешением 320*240. Для управления используется 16ти кнопочная клавиатура, основной оптический валкодер для перестройки по частоте и два сервисных механических валкодера для управления громкостью, частотой среза ФНЧ, расстройкой и параметрами АРУ.

Чтобы было понимание насколько соответствует выбранный процессор по мощности - цифровая обработка потребляет примерно 16-18% ресурсов ОДНОГО ядра. То есть процессор почти "холодный".

Трансивер собран в "корзине" для макетирования.

Attachment:
altair 32 dsp draft.jpg
altair 32 dsp draft.jpg [ 179.77 KiB | Viewed 644 times ]


Пока еще далеко не все функции работают, но прием уже можно продемонстрировать. На видео обращу внимание на следующее:
- работа автоматического NOTCH фильтра для подавления тональников
- независимость показаний S-метра от включенных аттенюаторв и УВЧ
- работа адаптивной АРУ, регулировка динамического диапазона сигнала на выходе АРУ
- прием телеграфа, адаптивный peak-фильтр для выделения сигнала
- прием АМ
- четыре гетеродина с оперативным переключением между ними
- работа в режиме одинарного преобразования частоты "вниз" и двойного "вверх", "птичка" в левой части экрана - включен режим преобразования "вверх"



Плата синтезатора изначально разрабатывалась как достаточно универсальный модуль синтезатора+DSP с интегрированным кодеком и УНЧ. В перспективе его можно использовать с любым другим аналоговым фронтэндом с супергетеродинной архитектурой.

Далее в теме буду выкладывать информацию о прогрессе проекта.


Top
 Profile  
 
PostPosted: 08 Sep 2022, 21:15 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1879
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Прохода нет, но немного записал телеграфа. На видео демонстрируется работа водопада в полосе 3кгц и телеграфного фильтра. Полоса регулируется в пределах 50-500Гц с шагом 25Гц. Шаг будет вынесен в настройки и его можно будет ставить любым. Обычно коэффициенты фильтров рассчитывают заранее и прошивают в виде констант. Это ограничивает возможности по настройке DSP.

В Альтаире сделано по другому - сама прошивка умеет "на лету" рассчитывать коэффициенты для требуемых фильтров. Это позволяет настраивать не только частоту среза, но и тип/порядок фильтра. Например сейчас для телеграфа используется Гаусс, но ничто не запрещает выбрать Чебышева или Бесселя.

При узкой полосе телеграфа ару немного "пощелкивает". Пока не разбирался почему - позже вернусь к этому моменту



Top
 Profile  
 
PostPosted: 11 Sep 2022, 22:13 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1879
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Тест работы спектрального шумоподавителя



Top
 Profile  
 
PostPosted: 15 Sep 2022, 00:00 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1879
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Сделал декодер телеграфа. Работает, но нужно хорошее отношение сигнал-шум. Слабые сигналы не декодирует или декодирует с большим количеством ошибок.





Top
 Profile  
 
PostPosted: 18 Sep 2022, 23:10 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1879
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Прикрутил поддержку тачскина. Начал постепенно оформлять сервисные экраны. На видео - выбор диапазона и ввод частоты



Top
 Profile  
 
PostPosted: 21 Sep 2022, 17:56 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1879
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
На али достаточно недорого продаются модули джойстиков. Такой модуль состоит из двух переменных резисторов, кнопки и механики, которая обеспечивает возврат указателя в центральное положение.

Attachment:
joystick.jpg
joystick.jpg [ 65.3 KiB | Viewed 222 times ]


Давно думал сделать плейстейшин применить его в качестве устройства управления в синтезаторе, так как управлять кнопками или валкодером не всегда удобно.

Решено было делать самый простой вариант, когда джойстик работает как 4 кнопки направления и одна кнопка нажатия/подтверждения. Направления отвечают за следующийе функции: влево/вправо - переход фокуса на предыдущий/следующий элемент в текущем окне, вверх/вниз - скролинг или изменение значения текущего элемента. Конечно можно использовать кнопки клавиатуры, но джойстик в управлении мягче и тактильнее.



Top
 Profile  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 6 posts ] 

All times are UTC + 2 hours [ DST ]


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group