Nové využitie meteorologickej sondy Vaisala RS-41


    Pretože sa mi podarilo odloviť pár kusov meteorologických sônd typu Vaisala RS-41, tak som hľadal spôsob, ako ich využiť. Samozrejme kmitočet na ktorom pracujú, je chránený a pridelený meteorológom, bolo treba hľadať spôsob, ako ich preladiť na radioamatérsky, alebo na ISM kmitočet. V sonde sa používa radiočip Si4032, preto preladiť kmitočet je len otázkou programovania. Program v procesore je chránený, takže niet inej možnosti, ako vymazať celý flash a napísať kompletný nový program. Pri surfovaní na nete som našiel program od poľského amatéra SQ5RWU. Jednu sondu som naprogramoval a začal som ju skúšať. Na prvý pohľad fungovalo všetko tak ako malo, ale vadilo mi, že kvôli každej malej zmeny v nastavení bolo treba celý program upraviť, preložiť a znova naprogramovať sondu. Aj ponúkané funkcie boli dosť skromné, preto som sa pustil do úpravy pôvodného programu. Výsledkom je dosť rozsiahly program, ktorý skoro vyplní celý flash. Výhodou je ale fakt, že stačí  len raz naprogramovať sondu, a potom už je možné jednotlivé parametre aj dodatočne meniť cez sériový port, ktorý je dostupný na konektore sondy. Pred prvým naprogramovaním sondy, musíme flash príkazom "Full chip erase" úplne vyčistiť. V opačnom prípade náš program z nedostatku pamäte nebude mať miesto na uloženie parametrov!




Popis:

    Sondu zapneme stlačením tlačidla v pravom
hornom rohu. Keď batérie majú dostatočné napätie (sonda funguje aj s dvomi NiMH akumlátormi), začne zelená ledka blikať. Keď je dostatočný výhľad na GPS satelity, tak po zafixovaní polohy led prestane blikať a svieti trvalo. Červená ledka svieti, keď sonda vysiela. Pôvodné čidlá teploty a vlhkosti nie sú používané, preto ich treba odpojiť. Keď parameter BUTTON je v stave ON, tak sondu je možné vypnúť zatlačením a podržaním tlačidla. Tlačidlo treba držať, kým zelená ledka nezačne rýchle blikať. Po uvolnení tlačidla sa sonda vypne. Keď BUTTON je v stave OFF, sondu je možné vypnúť len odpojením batérie. Ak po zapnutí sondy červený LED 5-krát blikne, znamená to, že napätie batérie je menšie ako 3V, a bude nutné pred štartom batérie vymeniť.
    Sonda môže vysielať RTTY text podľa specifikácie UKHAS, APRS pakety ako aj CW identifikáciu. APRS pakety bude vysielať, len keď GPS prijímač počuje dostatočný počet satelitov, a údaje o polohe sú platné (nikdy nebude vysielať APRS pakety v izbe počas testovania). Jednotlive módy je možné zapnúť, alebo vypnúť. Na nastavenie jednotlivých parametrov treba posielať povel s parametrom cez sériový port. K spojeniu sondy s počítačom treba použiť COM-TTL, alebo USB-TTL prevodník (pozor sonda má na konektore UART s logickou úrovňou 3,3V!).
Na počítači používame hociaký terminálový program. Treba nastaviť rýchlosť 9600 baudov, 8 bitov, 1 stop bit a žiadnu paritu (9600 8-N-1). Komunikácia je interaktívna, na každý príkaz dostaneme odpoveď OK, ak procesor príkaz akceptoval a vykonal, alebo dostaneme chybové hlásenie, ktoré nám napíše, čo sme urobili nesprávne. Keď počítač máme pripojený a správne nastavený, po zapnutí sondy dostaneme uvítací text:

$$$$$$STM32 RTTY & APRS tracker by OM3BC...
cmd>


Ak potrebujeme pomoc, tak nám pomôže príkaz HELP alebo ?. Po tomto príkaze uvidíme text:

Allowed commands (not case sensitive):

BUTTON on/off - use button to turn off
LEDS on/off - use LEDs
POWER n - rf power n = 1 to 7 (7 is max.)
APRSFRQ n - n = aprs frequency in kHz
RTTYFRQ n - n = rtty frequency in kHz
APRSCALL string - aprs callsign (max. 6 characters)
RTTYCALL string - rtty callsign (max. 15 characters)
CWIDMESS string - cw message (max. 25 characters)
RTTY on/off - send rtty message
HOLDOFF n - n = time between two rtty messages in seconds
BAUD n - n = rtty baudrate
DBITS n - n = rtty databits (7 or 8)
SBITS n - n = rtty stop bits (1 or 2)
SHIFT n - n = 1,2,3,4 1=270, 2=540, 3=810, 4=1080 Hz
TEMP on/off - send temperature in rtty messages
ALT on/off - send altitude in rtty & aprs messages
SPEED on/off - send speed in rtty messages
COURSE on/off - send course in rtty messages
UBAT on/off - send battery voltage in rtty messages
USYS on/off - send system voltage in rtty messages
SAT on/off - send heard satellites in rtty messages
APRS on/off - send aprs messages
SPEEDCOURSE on/off - send speed and course in aprs messages
SYMBOL string - symbol from aprs symbol table (2 characters)
SSID n - aprs ssid n = 1 to 15
TXD n - Tx delay n = 10 to 500
MICE on/off - send coded aprs messages in mic-e format
TELEMETRY on/off - send telemetry data in aprs messages
APRS_EVERY n - time between aprs messages is n x holdoff
TAIL_EVERY n - time between tail text is n x aprs time
TTEXT string - tail text (max. 100 characters)
WWL on/off - send wwlocator messages
LWWL on/off - send long (10 char.) wwlocator messages
CWID on/off - send cwid messages
CWID_EVERY n - time between cw messages is n x holdoff
CW_SPEED n n = cw speed in wpm
IGATE on/off - monitoring aprs message via UART
NMEA on/off - send MNEA GPGGA message via UART
DISP - show parameters
SERCOM n - speed of serial communication port (n = 300 to 115200)
DEF - set default values
SAVE - save parameters to flash
cmd>


Význam jednotlivých príkazov:

BUTTON -
tlačidlo na doske môžeme využívať na vypínanie sondy. Ak ale sondu chceme vypustiť balónom, tak túto funkciu môžeme vypnúť. Budeme mať istotu, že sonda sa nevypne náhodne počas letu.
LEDS - energiu môžeme ušetriť, keď počas letu sondy ledky nebudú svietiť, veď ajtak by ich nikto nevidel. Po zapnutí sondy ledky vždy fungujú, ale keď sme nastavili OFF, tak približne po 10 minutách sa automaticky vypnú.
POWER - slúži na nastavenie výstupného výkonu vysielača. 0 = najmenší, 7 = najväčší výkon (cca 40 mW).
APRSFRQ - kmitočet na vysielanie APRS paketov (štandardne sa používa 432,500 MHz)
RTTYFRQ - kmitočet na vysielanie RTTY textu. Tento kmitočet platí aj pre vysielanie CW identifikácie.
APRSCALL - volací znak pre APRS pakety.
RTTYCALL - volaci znak pre RTTY.
CWIDMESS - text ktorý je vysielaný ako cw identifikácia.
RTTY - zapínanie, alebo vypínanie vysielania RTTY textu.
HOLDOFF - časový interval medzi vysielaniami RTTY textu v sekundách.
BAUD - rýchlosť RTTY vysielania v baudoch.
DBITS - počet dátových bitov. Povolená hodnota 7 alebo 8.
SBITS - počet stop bitov. Povolená hodnota 1 alebo 2.
SHIFT - frekvenčný posuv medzi 0 a 1. Povolené hodnoty pre jednotlivé posuvy sú: 1-270, 2-540, 3-810, 4-1080 Hz
TEMP - povoliť alebo zakázať vysielanie teploty v RTTY texte. (Teplota je teplotou radiového čipu a nie okolia.)
ALT - povoliť alebo zakázať vysielanie výšky. Keď sa sonda používa ako tracker v aute, je zbytočné vysielať výšku.
SPEED - povoliť alebo zakázať vysielanie rýchlosti.
COURSE - povoliť alebo zakázať vysielanie smeru pohybu.
UBAT - povoliť alebo zakázať vysielanie napätia batérie.
USYS - povoliť alebo zakázať vysielanie napätia po meniči - napájanie systému. Je to konštantný údaj, slúži na testovanie.
SAT - povoliť alebo zakázať vysielanie počtu počutých satelitov.
APRS - zapínanie, alebo vypínanie vysielania APRS paketov.
SPEEDCOURSE - povoliť alebo zakázať vysielanie rýchlosti a smeru v APRS paketoch.
SYMBOL - dva znaky ktoré určia, akou ikonkou sa má sonda objaviť na stránke www.aprs.fi. (tabuľka)
SSID - identifikačné číslo za volacím znakom.
TXD - čas medzi prepnutím na vysielanie a vysielania prvého bajtu. Možná hodnota od 10 do 500
MICE - paket kódovať podľa predpisu MIC-E, alebo vysielať nekódovaný text.
TELEMETRY - vysielať telemetrické údaje, alebo nie.
APRS_EVERY - APRS pakety je zbytočné vysielať veľmi často. Tento parameter určí interval medzi vysialaniami paketov.
TAIL_EVERY - interval medzi vysielaniami  informačného textu.
TTEXT - informačný text, ktorý sa pripojí za paketom obsahujúcim polohu sondy.
WWL - zapínanie, alebo vypínanie vysielania WW lokátora.
LWWL - zapínanie, alebo vypínanie vysielania dlhého (10 znakov) WW lokátora.
CWID - zapínanie, alebo vypínanie vysielania CW identifikácie.
CWID_EVERY - Tento parameter určí interval medzi vysialaniami cw identifikácie.
CW_SPEED - rýchlosť vysielania cw identifikácie vo WPM (slovo za minútu).
IGATE - po zapnutí tohoto módu sonda na sériový port posiela text, ktorý potom pripojený iGate je schopný spracovať.
NMEA - po zapnutí tohoto módu sonda na sériový port posiela standardný nmea GPGGA text.
DISP - ukáže nastavené parametre.
SERCOM - rýchlosť sériového komunikačného portu na konektore sondy.
DEF - nastavenie parametrov do prednastavených hodnôt.
SAVE - uloženie nastavených parametrov.

Typické parametre:

cmd>disp
Current parameters:

BUTTON: ON
LEDS: ON
POWER: 7
APRS FREQUENCY: 432500 kHz
RTTY FREQUENCY: 434500 kHz
RTTY: ON
RTTY CALLSIGN: OM3BC
HOLOFF: 15 s
RTTY BAUDRATE: 100 Bd
RTTY SHIFT: 570 Hz
RTTY DATA BITS: 7
RTTY STOP BITS: 2
TEMPERATURE: OFF
ALTITUDE: ON
SPEED: OFF
COURSE: OFF
BATTERY VOLTAGE: ON
SYSTEM VOLTAGE: OFF
SATELLITES: ON
APRS: ON
APRS CALLSIGN: OM3BC-10
TX DELAY: 250
SYMBOL: /O
APRS EVERY: 4
SPEED and COURSE: OFF
MIC-E: OFF
TELEMETRY: OFF
TAIL TEXT EVERY: 2
TAIL TEXT: Modified RS-41 balloon tracker
CWID: ON
CWID MESSAGE: TEST DE OM3BC/AM
CW ID speed: 60 WPM
CW ID EVERY: 5
IGATE: OFF
NMEA: OFF
UART: 115200 8-N-1
cmd>

Záver:

Pôvodnú prameň je možné nájsť tu
.
Hex súbor ktorý je treba vložiť do sondy.
Na programovanie som používal programátor ST-LINK V2, ktorý som kúpil na aliexpress.
Zapojenie:

Konektor RS-41:


|-----------|
|2 4 6 8 10|
|1 3 5 7 9 |
|---   ----|

1 - GND
2 - Uart3 Rx
3 - Uart3 Tx
4 - PB1 * (10k + cap + 10k)
5 - Vcc (Boost out)
6 - VBAT
7 - RST
8 - SCL
9 - SDI
10- GND

Programátor:

 RS41 ----- ST-LINK
===================
Pin 1 ----- GND
Pin 5 ----- 5.0V
Pin 8 ----- SWCLK
Pin 9 ----- SWDIO

USB - TTL prevodník:

RS41 ------ USB-TTL
===================
Pin 1 ----- GND
Pin 2 ----- TxD
Pin 3 ----- RxD