BG3MDO, M6IDO的业余无线电主页

根据Mike Myer, Mark Kleine幻灯片， 文字内容由BG3MDO撰写

Text written by BG3MDO, based on Mike Myer and Mark Kleine’s slides.

概述

一般而言，一个传统的对讲系统由发送端和接收端组成，在发送端模拟的语音信号被加载到高频信号上（调制）得以向空间发射，而接收端再将接收到的高频信号还原（解调）成语音信号。

相对而言，在数字语音对讲系统里，发送端使用模拟数字转换器（ADC）将模拟的语音信号转化为数字信号，经过压缩处理后的数字信号再调制到高频信号上，在接收端，接收到的射频信号被解调成为数字信号，再经过解压缩等处理还原成原始数字语音信号，经过数字模拟转换器（DAC）变换为人们可以收听的模拟语音信号。

假定所有的数据都被很好的接收，数字系统可以提供更纯净的语音信号。因为是数字系统，更多的信息可以被加载到高频信号里，使得数字系统不仅能传送语音还能传送多种数据，同时数字信号也容易被纠错，所以数字系统具有更好的通信距离。除此之外，数字系统还更节省频谱资源，更省电。

关键技术

AMBE+ 声码器，声码器 (Vocoder 或Voice Codec) 的一种，由DVSI  (Digital Voice System, Inc) 开发，此技术拥有专利，且受专利保护。声码器的作用是将ADC转换的语音数据进行压缩，使其数据量更小，在传送时占用更少的频谱资源，以满足对讲机频谱规划的要求。除了压缩，声码器还担任解压缩工作，将压缩的数据再次还原为DAC可以转化的语音信号。因此声码器需要同时存在于收发端。

D-STAR 是最早的针对业余无线电所提出的数字对讲模式。语音的压缩采用了AMBE+。

DMR 和 C4FM 使用了较为新版本的声码器 AMBE+2，而AMBE+2向前兼容AMBE+声码器。

调制方式，通过何种方式将数据携带到高频信号上。例如GMSK, 高斯最小移频键控，4FSK，四级移频键控， C4FM，连续四级频率调制。

复用方式，多路通信实现方式，FDMA频分复用，TDMA, 时分复用。

前向纠错 (FEC, Forward Error Correction),  增加数据通讯可靠度的方法，利用额外数据进行传输冗余，当传输中出现错误，允许接收器再利用冗余数据再构建数据。

数据格式

和所有的数传模式一样，数字对讲机的数据是以数据帧的形式传送的，数据帧也可以看做是数传中比较小的数据块单位，或者说是数据的格式，协议。 不同数字对讲模式，除了可能使用不一样的语音压缩办法，声码器。其数据帧的定义也不同。下面展示了三种不同数字对讲模式的数据帧结构。

 

可以看出D-STAR，呼号信息被携带在帧头，语音数据在帧尾部以72字节，24字节交替封入一帧。DMR也类似，但DMR的同步信息出现在数据和语音中，每个同步间隔30毫秒，每一帧包含330毫秒长的语音数据。而八重洲的Fusion，正好是语音数据交替在一帧中，每一帧660个比特长。

主流模式技术参数对比

 

D-STAR

D-STAR是一个开放标准，它由JARL (Japan Amateur Radio League), 日本业余无线电协会制定。D-STAR标准于2001年正式发布，于2004年，日本ICOM公司开始遵循这一标准生产D-STAR数字对讲设备，其生产的设备涵盖常用的2米，70厘米，和23厘米等波段。近来，日本建武公司也开始生产符合D-STAR标准的手持数字电台。

D-STAR使用AMBE+声码器，语音数据流为3000 bps, 在信道中，额外的 1200 bps 前向纠错数据被加入，故DSTAR的语音流为 4800 bps。在D-STAR中，额外一个1200bps 速率通道可以被用于数据传输。

D-STAR 支持 GPS，GPS信息可被携带在通信帧中，D-STAR 符合FCC ID的要求。

八重洲 System Fusion

System Fusion 由八重洲公司开发制定的，期间借鉴了P.25的大量标准，System Fusion 又被称为 C4FM。Fusion 中文含义为“融合”之意，八重洲中继的最大特色就是支持模拟和数字混合模式。System Fusion 使用 AMBE+2 声码器，并提供了多种数字模式。如， DN (Digital Narrow), 数字窄带，此模式下支持语音和数据同时传递。 DW (Digital Wide), 数字宽带，此模式下，全部传输带宽将被用于语音传输，用于增强语音清晰度。高速数据， 在此模式下数据传输速率为 9600pbs, 用于传输图片， 文字等数据。当被选择为自动模式时，System Fusion可以自动识别模拟或数字模式，并进行自动模式转换。

目前八重洲是唯一的System Fusion制造商，并且此标准由八重洲所拥有。System Fusion 内建APRS，也能支持传统APRS操作。System Fusion 符合FCC ID的要求。

DMR

DMR (Digital Mobile Radio) 由ETSI (European Telecommunications Standards Institute – 欧洲电信标准协会)主持开发， 并目标商业化应用，其第一个标准于2005年公布。DMR 使用了 AMBE+2 声码器，并且采用了TDMA时分复用方式，在一个 12.5KHz 的信道中实现了2路通信, 明显的优势就是一个中继台可以支持两路互不影响的对讲。DMR获得广大厂商支持和授权，市面上DMR设备比较丰富，但初衷是商业用途，大部分不是很轻松的修改频率。 和DSTAR，System Fusion一样，DMR也支持短信功能。

DMR分为三层，DMR Tire I/II/III，Tier I，第一层级，这类设备仅仅支持单频的对讲，早期宝丰 DM-5R属于这类。 Tier II，第二层，支持差频收发，和中继，也是业余无线电爱好者主要使用的，比如TYT MD-380。Tier III，第三层，面向集群系统。

由于不是专为业余无线电爱好者设计的，其使用CCS7 ID或者DMR ID作为身份标识，因此DMR不满足FCC ID的要求。DMR也不能合法的支持GPS定位数据，但的确存在GPS DMR设备，但基本都是基于DMR修改协议的。

树莓派（英语：Raspberry Pi），是一款基于Linux的单板机电脑。它由英国的树莓派基金会所开发，目的是以低价硬体及自由软体促进学校的基本电脑科学教育。树莓派的生产是通过有生产许可的两家公司：Element 14/Premier Farnell和RS Components。这两家公司在网上出售树莓派。

早期树莓派配备一枚博通（Broadcom）出产的ARM架构700MHz BCM2835处理器，256MB内存，使用SD卡当作储存媒体，且拥有一个网口、两个USB接口、以及HDMI（支持高清声音输出）和RCA端子输出。树莓派只有一张信用卡大小，体积大概是一个火柴盒大小，可以执行像《雷神之鎚III竞技场》的游戏和进行1080p影片的播放。操作系统采用开源的Linux系统如Debian、ArchLinux，自带的Iceweasel、KOffice等软件，能够满足基本的网络浏览、文字处理以及电脑学习的需要。分A、B两种型号。如今的第三代B型树莓派拥有更强大的性能：四核1.2GHz处理器，1GB内存，四个USB接口，WIFI和蓝牙。

树莓派基金会提供了基于ARM架构的Debian、Arch Linux和Fedora等的发行版供大众下载，当前为Raspbian，还提供支持Python作为主要编程语言，支持BASIC、C语言, Java, 和Perl等编程语言。
2016年2月树莓派3 正式发布, 较前一代树莓派2，树莓派3的处理器升级为了64位的博通BCM2837，并首次加入了Wi-Fi无线网络及蓝牙功能。

历史

2006年，早期的树莓派的概念来源于Atmel的ATmega644单片机。其原理图和PCB可供公众下载。基金会托管人 埃·厄普顿（Eben Upton）汇集了一批教师学者和电脑爱好者，制作一套启发孩子的电脑。这种电脑是受到了1981年的艾康（Acorn）电脑公司的BBC Micro电脑的启发。第一台ARM电脑的原型被装在与一个随身碟的大小相同的一个盒子中。它一端有一个USB接口，而另一端有一个HDMI接口。

发布之前

2011年8月，基金会制造出第一批Alpha电路板共50片。这些电路板的功能与原计划中的B型的相同，但体积更大以容纳测试接口。该电路板的演示展示了它能运行LXDE桌面的Debian，以1080p的分辨率运行雷神之锤3，通过HDMI播放全高清MPEG-4影片。

2011年10月，RISC OS 5系统的实验版本能够正常运行，并且展示这个成果给大众，并且在经过一年多的开发后，在2012年11月发布给大众使用。

2011年12月，在100个未组装的电路板中，二十五个B型的Beta测试版电路板被组装和测试。测试版电路板的元件部属与量产电路板相同。在电路板的设计上发现一个错误，即CPU上的一些引脚没有保持高电平，这个错误在首次生产时已被修复。Beta版电路板已证明可以启动Linux，播放1080p的电影预告片和运行Rightware Samurai的OpenGL ES基准测试。

2012年的第一周，10个电路板在eBay上被拍卖。有人匿名购买，并捐赠给座落在英国萨福克的电脑历史博物馆。这十个电路板（总零售价220英镑）拍卖一共筹集了超过16000英镑的资金。预计在2012年2月结束发布之前，该基金会的服务器因为使用者重复的刷新页面而造成大量负载。

发布

首批1万个电路板是在中国大陆或台湾製造，而不是在英国。这是由于各个组成部分要进口关税缴付，而成品不用。中国製造商还只需要4周的准备时间，但在英国需要12周。节省下的资金可再投资于该基金会的其他研究和开发活动。

2012年3月公布首批运送的延误，是因为乙太网孔的安装不良。但该基金会预计，如果需要的话，未来批次的制造数量可以毫无困难地增加。

“我们确保我们能得到大量乙太网接口与磁性元件，在协助提供部件方面，Premier Farnell和RS Components（两个经销商）是极好的。”厄普顿说。

最初的销售开始2012年2月29日06:00 UTC。同时，它宣步，A型原本有128 MB的RAM，但在发布之前要升级到256 MB。该基金会的网站也宣布“在项目的开始6年后，我们的第一次开发运行就要接近结束了 – 虽然树莓派的故事才是个开始”。他们在英国本地的两个特许专卖店销售，由于过重的流量导致官方网站暂停服务，他们立即推出自己的网站。同时站长也恳求，“朋友～你能别如此频繁的按F5吗，将会使服务器瘫痪的”。虽然还未经证实，报告显示，有超过200万的意向书或预购。树莓派官方Twitter帐户报导，Premier Farnell在发售的最初几分钟内就销售一空，而在第一天的RS Components的预购订单超过10万。截至2012年9月，已售出大约500,000板。2012年3月，制造商被报道要接受“健康的数量”的预购订单。

发布后

2012年4月16日有报导第一个买主收到了他们的树莓派。截至2012年5月22日，已经运送超过20000个树莓派。2012年7月16日宣布，每一天有4000个被制造，让树莓派进入了大批量生产阶段。9月5日树莓派基金会公布了B型第二次修订版。

在2012年9月6日基金会宣布大批量的树莓派将在英国制造，由位于威尔士Pencoed市的索尼工厂生产。该基金会估计，该工厂每月将生产30,000个，并将创造大约30个新的就业机会。在2012年10月，它的两个主要分销商的一些客户等待他们的订货竟超过了6个月。据报道，这是由于在采购CPU和保守的销售预测上的困难。

2014年10月23日，树莓派基金会宣布已售出大约380万台树莓派。

2015年2月2日，树莓派基金会发布了第二代产品——树莓派2。树莓派2采用4核Broadcom BCM2836 (ARMv7-A)芯片、双核VideoCore IV GPU和1GB内存，其余配置与树莓派B+型一致，除了支持第一代树莓派支持的操作系统外，树莓派2将能够运行Windows 10 IoT板板以及Snappy Ubuntu Core。

2015年6月8日,树莓派基金会宣布已售出大约600万台树莓派。成为英国卖得最快的个人计算机，也是英国历史上销量第二的计算机，仅次于卖出800万台的Amstrad PCW。

2015年11月26日,树莓派基金会发布了一款廉价产品——树莓派 Zero (零)，售价仅5美元，该产品较树莓派和树莓派2相比，具有更小的尺寸。

2016年2月29日，树莓派基金会发布了比树莓派2的规格还高，内建有Wi-Fi和蓝芽的树莓派3。

2017年2月28日，树莓派基金会发布了和树莓派3一样内建有Wi-Fi和蓝芽的树莓派 Zero (零) W。

 

由BG3MDO根据Wiki内容修改

最近业余时间做了个树莓派的扩展板，一个树莓派的通用电台接口板（用于Echolink, APRS, 或者中继逻辑控制, 或远程电台）。板子跟树莓派一样大，只是向后平移了一点让出了USB和网口，板子已经开槽方便连接树莓派官方显示屏和相机。

板子上带有：

实时时钟 RTC

RTC可以提供精确时间，这个打算给中继控制器用，用于定时播报中继呼号等。主要是在没有互联网时候给树莓派个标准时间。

96K 24bit 声卡

集成96K 24bit 声卡用作音频接口，包含耳机输出， 线路输入，话筒输入，输入输出采用3.5mm插座，跳线选择线路输入或话筒。不连接3.5mm设备时，信号被送入板载600：600音频变压器隔离用于连接电台。 不连接电台时也可以做高保真声卡用，带耳放。当连接电台时，透过声卡配合树莓派软件，可以通过软件实现TNC功能用于APRS, 当然也可以实现SSTV, RTTY, PSK, JT65等短波数字模式的调制解调，或者Echolink模拟中继连网功能。

2路12bit的ADC小于20V电压采样，电位器可调比例

可用于收发信机电源电压采样或驻波功率采样（需要外围电路），或电台s表采样—如需要S表电平值等。

一路单总线温度传感器, 可外接扩展多路

环境温度采样，电台温度采样，用于控制散热风扇或者电台过热保护等。

一路固态继电器 55V 1A电流

可驱动额外一个大功率继电器或者用作小电流开关，比如风扇，接收机等。

标准串口，带有RTS和CTS

RTS和CTS可以用作普通IO口使用，电压已经转换为标准的5v TTL电平。可接GPS，者写频电台，控制电台频率等任何需要串口的场合。

高速光耦隔离的PTT和SQL控制

收发信机的收发控制用。

 

目标应用：

配合树莓派实现：语音链路，中继控制器或无线网络链路器（无互联网的网桥链路），解决0.6差频双工器难搞问题 — 两地设置收发（各一个树莓派实现IP语音链路）— 收发物理位置隔离的中继台, APRS, Echolink, 多功能短波数据猫，远程电台控制器，电台写频器等。

 

DE BG3MDO

 

 

Here the new MMDVM projects I, BG3MDO, am working on, which are based on

G4KLX, VE2GZI, KI6ZUM, CA6JAC, F5UII, SQ6POG’s work,

and also some great ideas from BD7KLE, BD7MXN, BH7NJF, and Sonic.

What it is, MMDVM?

The Multi-Mode Digital Voice Modem (MMDVM) is a combined hardware and software development of a modem to handle all amateur digital voice modes. Initially it will support D-Star and DMR, with System Fusion and P.25 coming later, as well as a built-in repeater controller. The MMDMV board is used to convert an analogue radio to a digital one, MMDVM hotspot is a board comes with RF, and used as an Internet radio gateway.

The hardware will typically be ARM based, with initial developments being aimed at the Arduino Due and Teensy 3.1, and the STM32 range is also supported.

BG3MDO MMDVM designs:

1. MDO MMDVM board is for Raspberry Pi or any USB enabled embedded Linux development boards, for converting an analogue repeater as a multimode digital repeater.

The board uses STM32F407 as the main controller, along with RTC, temperature sensing, relay, USB and online firmware update functions as the extras compared to the standard MMDVM.

2. MDO MMDVM Hotspot board is for Raspberry Pi or any USB enabled embedded Linux development boards, this board is a digital RF hotspot, used as an internet digital voice gateway, for digital handhelds or mobiles. It uses STM32F103 as the controller, and ADF7021 as the RF (VHF or UHF supported). Extra bits are the USB and online firmware update functions. For UHF board, it uses an PCB mounted ceramic antenna.

HAM Pi is a raspberry Pi hardware shilled, which is designed (By BG3MDO) as a generic hardware interface between Radios and raspberry Pi for radio amateurs. HAM Pi is slightly longer than the standard raspberry Pi shilled, and still gives the access to Pi screen connector and camera connector.

HAM Pi has:

Real Time Clock (RTC).

When HAM Pi used as a repeater controller, or WiFi based repeater linker – for any repeater with no duplexer, which set RX and TX at different locations, a RTC can provide an accurate time for repeater ID broadcast or repeater control.

Audio Codec.

It has an 96k 24-bit Audio Codec, sound card, supports earphone output, line out, line in and mic input. On the board, the 3.5mm Jack connectors are reserved. When not connected to any Jack devices, headphone, the audio codec signals are connected two 600:600 isolation transformers on the board for connecting a HF radio or VHF/UHF radio. This enables the Pi as a multiple mode digital communication device for HAMs. By using the on-board PTT, COS control circuit, it can control the TX/RX of a radio, and perform for example as an TNC for APRS, or a modem of SSTV, PSK, RTTY, JT65… on HF digi, Echolink linker for UHF/VHF. modes, even used as a remote station controller.

2-Channel ADC

Ham Pi has a built in 2 channels ADC, resolution at 12-bit. It can be used to monitor the system power supply voltage if used as a repeater controller or remote station controller etc. It can also read a SWR circuit for protect a transmitter, or read a RSSI voltage from a receiver.

Temperature sensor

Temperature sensor is 18B20, 1-wire temperature sensor. It can be used to monitor a radio final amplifier temperature, either start/stop a fan or shut down the transmitter if overheat. As it is 1-wire protocol, multiple sensors are supported.

Solid-state relay

The relay is controlled by a GPIO of raspberry Pi, it can be used as a generic switch.

Serial port with 5V TTL level

This port can program your radio, implement CAT control, or anything that uses serial port.

 

Targeted application: radio control, repeater control, digital mode modem for HF, APRS, Echolink and more…