Недавно я прочитал статью, в которой автор пророчит нам веселое, но светлое будущее. Кроме всего прочего, он говорит дословно следующее: «Если мы ничего не можем поделать с тем, что государство следит за нами, мы должны иметь право следить за ним».
Замечательный тезис! Даешь гонку радио-вооружений!
В правовых вопросах мне предложить нечего, а вот в плане техники можно внести свою малую толику. Дело, конечно, не только в радио. Есть много других информационных и технических средств, которыми надо обладать для такой слежки. Я сосредоточусь на радио-технических, так как это мне ближе по профессии.
Вы, возможно, уже читали про демонов и про робингудов. Продолжая работу в этом направлении, хочу рассказать о новой плате SDR-приемника.
Она построена на всем известных однокристальном трансивере AD9363(4) и USB3-контроллере CYUSB3014.
Кто-нибудь обязательно захочет забросать меня камнями за изобретение велосипедов. Если дочитаете до конца, то — милости просим.
Цель разработки платы — создать приемник со следующими свойствами:
- компактный SDR-приемник;
- простая схемотехника;
- малое потребление;
- широкий диапазон частот;
- интеграция с симметричной антенной;
- большая полоса приема;
- вход внешней опорной частоты и синхронизации;
- поддержка GNURadio.
Первые три пункта стали возможными благодаря способности CYUSB принимать данные от сложных источников. Таким образом, мы можем избавиться от FPGA на выходном интерфейсе микросхемы трансивера. AD9364 с режиме Dual Port Full Duplex выдает данные, клок и сигнал FRAME, по которому синхронизируются квадратурные составляющие выходного цифрового сигнала.
Временные диаграммы:
К счастью, интерфейс GPIFII микросхемы CYUSB3014 при определенной настройке может опираться на сигнал типа FRAME для синхронизации квадратурных составляющих. Надо лишь завести его в схему GPIFII и заставить ее ждать первого фронта FRAME и потом уже не обращать на него внимания. В диаграмме состояний GPIFII это выглядит так:
Передающий тракт трансивера выключаем, нам нужен только приемник. Его и нельзя завести напрямую в CYUSB, так как в контроллере есть баг, который проявляется только при работе на передачу и который можно исправить только с помощью FPGA.
Схема вот такая, очень простая:
Четвертый пункт, широкий диапазон частот, обеспечивает сам трансивер. И мы ему не мешаем — не ставим там никакого трансформатора. Чудно, но таким образом мы получаем возможность подключить симметричную антенну прямо ко входу приемника. Всегда можно, пожертвовав характеристиками, поставить в одно плечо 50 Ом и подключить обычную антенну.
Большая полоса приема обеспечивается интерфейсом USB3. Контроллер CYUSB3014 достигает скорости передачи данных 400 МБайт/с, что соответствует 100 МГц полосы 16-ти разрядного квадратурного сигнала. Это даже больше, чем может выдать приемник.
Разъемы внешней опоры и синхронизации сделаны сбоку, на переднем крае не поместились. Разъем внешней синхронизации понадобится для местоопределения помех, за которыми надо следить.
Ну и поддержка GNURadio обеспечивается руками и головой программиста. Ну и немножко задницей, конечно. Софт смотрите здесь и здесь.
По первой ссылке C++ библиотека, работающая с платой через libusb и дающая интерфейс для управления настройками AD9364 и ввода отсчетов. Библиотека реализует загрузку firmware, передачу команд в регистры AD9364 и получение отсчетов сигнала.
По второй ссылке форк GR-OSMOSDR, который упрощает включение новых плат в GNURadio. Здесь был добавлен блок Source для новой платы.
В результате получаются некоторые картинки спектра:
Теперь можно воткнуть плату в планшет и вот так красиво мониторить эфир.
P.S. На основе схемотехники этой платы сейчас разработан SDR-модуль для Jetson TX2. В следующий раз напишу про него.
Комментарии (108)
Kharon88
25.06.2018 18:30+1Работать на передачу интерфейс позволяет, нужно только вывести ВЧ?
itsar Автор
25.06.2018 18:33На передачу не может работать из-за бага в контроллере. Контроллер пропускает один такт между блока на GPIF, когда работает на передачу. Чтобы работать на передачу обязательно ставить внешнюю логику, хотя бы PLD какой-нибудь. На прием GPIF справляется.
IvUyr
25.06.2018 20:11+2А на сколько сильно усложнится схемотехника, если всё-таки запилить возможность передачи? И каковая нижняя планка частоты?
P.S. Это будет открытый проект? То есть будет ли возможность скачать разводку платы и тд?itsar Автор
25.06.2018 20:24+1Для передачи нужен PLD или FPGA, что увеличит размер. Сложность возрастет, но как оценить насколько, я не знаю.
Я думаю, при носимых антеннах размера, соизмеримого с длиной волны, будет хорошо работать от 400 МГц. Ниже будут доступны только ограниченные приложения, когда уровень поля сильно большой.
Будет открытый.
andi123
26.06.2018 10:48+1А можно поподробней про этот баг. Где, когда и кем был обнаружен?
itsar Автор
26.06.2018 10:59Я сначала сделал ЦАП на GPIFII и долго пытался его запустить. Вижу — идет пропуск отсчета, все перевернул, не могу понять. А потом полез в какое-то описание и там нашел. Чисто по-русски.
Сейчас попробовал найти — не могу.
В GPFI есть понятие thread. Это буферы куда/откуда данные идут. Так вот, на передачу на переключение thread тратится один лишний такт клока. На прием такого нет и все принимается без разрывов.andi123
26.06.2018 11:03Очень забавно, спасибо.
Как разу тут наклевывается проектик на fx3. Надо будет обратить внимание.itsar Автор
26.06.2018 11:05Да, у них там масса всего. Почитайте, прежде чем делать. Форум на их сайте очень познавателен.
andi123
26.06.2018 11:09А можно тогда в двух словах не очевидные и неустранимые ограничения этих чипов?
А то может и затевать не стоит.
Мне нужна приемо-передача на максимальной скорости всех 32 битов GPIFII.
Как вы написали при передачи при смене блока теряется один отсчет. А что еще видели читали?
Я конечно форум их почитаю, но любопытно сейчас про факапы кипарисевцев узнать.itsar Автор
26.06.2018 11:29Про передачу ничего не знаю. На прием собственно с данными все хорошо.
Надо обязательно ставить флешь и грузить его вторичным загрузчиком, иначе ненадежно стартует.
Надо мощное напряжение ядра, там идет толчок тока при включении USB3.
У меня не было схем типа расширение FIFO, поэтому могу не знать багов в этой области.
Если вспомню еще, напишу.
MonkeyD
25.06.2018 18:34+1Где купить? Ну или где проспонсировать чтоб купить? Го на кикстартер или подобное.
itsar Автор
25.06.2018 18:36+1Пока не могу продать, надо еще полизать ее.
Прошу прощения, не хочу совсем сырую вещь отдавать людям.dernasherbrezon
25.06.2018 19:09+5не хочу совсем сырую вещь отдавать людям
Кстати зря. 100+ человек ее быстрее оттестируют, чем один. Достаточно продать за половину стоимости. На этом построены почти все стартапы.
itsar Автор
25.06.2018 19:13+2Сам чип не очень мало стоит. Сильно дешево не получится.
Люди все равно будут недовольны, если вещь будет плохо работать.
Обещаю ускориться.
VJean
25.06.2018 19:15За половину стоимости ни один стартап не выживет.
dernasherbrezon
25.06.2018 19:21-3Стартапы не продают товары. Они продают идею инвесторам. Если Вы продаете готовый продукт выше себестоимости, то это называется бизнес.
VJean
25.06.2018 19:35+3Инвесторов интересует бизнес приносящий деньги, а не голые идеи, которые еще надо развернуть и выкинуть на рынок.
cuwHuk
25.06.2018 21:25Инвесторы разные бывают, например, венчурные, они и голые идеи могут купить при большом соотношении ожидаемого барыша к стоимости голой идеи.
unxed
26.06.2018 08:50+2Играл в эту игру. Инвесторов интересуют в первую очередь люди (команда и отношения в ней), во вторую — их способность к извлечению бабла из идей, и в третью — конкретная идея, за которую в данном случае решили взяться.
VJean
25.06.2018 19:16+2Можно уточнить ТТХ платы? Какие частоты захватывает, есть ли гэпы? Размеры, энергопотребление, ценник и т.д.
itsar Автор
25.06.2018 19:19+2Цены нет пока, затраты можете посчитать сами: AD9364(3) + CYUSB3014, остальное мелочи.
Потенциально захватывает все частоты чипа AD. Все определяется антенной.VJean
25.06.2018 19:34+1Ниже написали, что ценник выйдет не меньше 130$. Выходит реально дорого, только за один прием и без FPGA. При таких характеристиках LimeSDR Mini выглядит намного привлекательнее.
itsar Автор
25.06.2018 19:48+1Ну да, наверное. Их по цене не перебить.
Там только нет 6ГГц.
Ну пусть тот первый бросит в меня камень, кто использует FPGA )dernuss
25.06.2018 22:30как бы избавится от чипа CYUSB3014
например использовать fpga+usb 3.0 phyInanity
26.06.2018 08:13+1Последний более-менее нормальный USB SS PHY от Texas Instruments TUSB1310A стал NRND (not recommended for new design) уже больше года назад. А других нет… только FT600 от FTDI, который просто тупой быстрый FIFO, который автору не подойдёт, поскольку в нем нет той гибкости, которая есть у GPIF FX3.
P.S. Я уже не говорю о том, что поднять USB SS link layer далеко не так просто. В этом плате FX3 становится наиболее дешевым и наименее трудоёмким способом попасть в мир USB3.0.itsar Автор
26.06.2018 08:15Да, я пока не вижу альтернативы CYUSB.
Что-то новое здесь принесет только ThunderBolt 3, когда и если его откроют.netsnail
26.06.2018 10:42+1Для задач SDR мне видится более подходящим интерфейс PCIe — больше потенциальная скорость, широкая доступность FPGA ядер, стабильность по задержкам.
itsar Автор
26.06.2018 10:45ThinderBolt — это и есть PCIe, только это еще и кабельный разъем маленького размера.
netsnail
26.06.2018 11:00+1Не совсем. По физике они действительно похожи (как впрочем и все скоростные последовательные интерфейсы), но протоколы отличаются. Там в стандарте намешано очень много всего — управление питанием, Display Port, USB, агрегация каналов и прочий блэкджек.
Звучит все это очень здорово, но для инди разработчика пока тяжеловато. PCIe — легко доступен в виде встроенных или soft ядер для FPGA, относительно прост в использовании, и на не особо больших скоростях и расстояниях вполне может бегать почти по любой витой паре — например по SATA кабелю.itsar Автор
26.06.2018 11:03Тут больше проблема в компе. На них нет внешнего PCIe, кроме как внутри ThunderBolt. Для инди он пока недоступен, но обещали открыть.
Просто так PCIe по кабелю бегать может, но ему бедному некуда податься )netsnail
26.06.2018 11:09Если погуглить «PCIe Extender», можно выяснить что не все так уж плохо с внешними PCIe. В последнее время, в погоне за количеством портов, майнеры постарались обеспечить рынок такими железками.
Firelander
25.06.2018 19:25+2Чип от AD дороговат всё-таки, так бы девайс гарантированно нашёл свою нишу на рынке, будь его цена не намного выше ста долларов. Но сто баксов стоит только чип.
itsar Автор
25.06.2018 19:26+2Да, надо скидку просить у AD.
xolod79
26.06.2018 15:21+1AD не стесняется, "заряжают по полной".
https://zeptobars.com/en/read/AD9361-SDR-Analog-Devices-DAC-ADC-65nm
sizziff
25.06.2018 19:42+11.Какой конкретно диапазон частот (КВ берет?)
2.Какую полосу может захватить?itsar Автор
25.06.2018 19:51+21. Работать на КВ с таким приемником — кощунство. Есть более правильные вещи для КВ. Времени бы где-то взять, чтобы о них написать. А так вот они лежат.
2. 56 МГц.32bit_me
26.06.2018 15:33+1Напишите хтя бы в двух словах, какие вещи правильны для КВ.
itsar Автор
26.06.2018 16:07+1На сегодняшний день: АЦП LTC2217 один или несколько штук параллельно с фильтром и усилителем на весь диапазон или линейкой фильтров на входе. Фильтры и усилитель нужно делать со знанием дела. Далее цифровая обработка: первичная можно на ПЛИС, основная избирательность — на GPU.
Neuromantix
25.06.2018 20:46+2А не подскажете, есть ли сейчас чипы, которые позволят сделать узкополосный (с полосой в мегагерц или около того) приемник на 1.4 гига? СДР или обычный — не суть важно.
907
26.06.2018 00:53А не подскажете, есть ли сейчас чипы, которые позволят сделать узкополосный (с полосой в мегагерц или около того) приемник на 1.4 гига? СДР или обычный — не суть важно.
Есть… приемники такие с диапазоном от 0.1 МГц до 1700 МГц изготавливает один русскоязычный товарищ из Израиля… Причем к ним подсоединяется эзернет и можно его слушать через интернет… Не знаю, можно ли сюда кидать ссылки, поэтому смотрите личку…nitro80
26.06.2018 04:30+1Ссылки можно, этим и ценен Хабр, что в комментариях полно полезного.
Делитесь :)
zhka
26.06.2018 08:19+2Думаю, полезные ссылки можно кидать без ограничений. Если сомневаетесь, пожалуйст, киньте тоже ссылку.
Neuromantix
26.06.2018 09:05+1Ссылка вот www.afedri-sdr.com/index.php/afedri-sdr-net-russian---
Но это опять же широкодиапазонный приемник, меня интересует только 1.4 гига с узкой полосой и без истребления воробьев ковровыми бомбежками.907
26.06.2018 18:09а там можно вручную выставить полосу пропускания…
Реальная полоса пропускания там 2 — 2.5 МГц… Зависит от мощности вашего компа.
Если хотите меньше — сами и выставляете сколько вам надо…
Например, выставляете частоту 1.4 ГГц, ну и нужную полосу…
DASM
25.06.2018 22:31+2Прошу прощения, но динамический диапазон такой штуки скорее всего ниже плинтуса. Антенны прямо на вход приемника… один близкий мощный передатчик забьет его и все. Я неправ?
KiloLeo
25.06.2018 23:18Видимо я один не понял :-) А в чём профит от этой штуковины? :-) Точки на спектральной диаграмме разглядывать? :-)
NumLock
26.06.2018 04:33Контроллер CYUSB3014 достигает скорости передачи данных 400 МБайт/с, что соответствует 100 МГц полосы 16-ти разрядного квадратурного сигнала.
Тяжеловато будет компьютеру справлятся в сложной обработке данных из потока 400 МБайт/с. Может лучше на выходном потоке между USB и AD поставить FPGA и заливать в неё прошивку со спец. обработкой данных? Можно будет и дешёвым USB 2.0 обойтись и компьютеру будет легче. С учётом того, что если это будет открытый проект, удешевление железки покроет все сложности написания софта.Koyanisqatsi
26.06.2018 08:14Открытые железячные проекты не приносят особых доходов, вспомните хотя бы открытый 3D принтер — компания загнулась вроде как.
itsar Автор
26.06.2018 08:31-1По-моему, FPGA на таких платах использует 1 процент народу.
Сейчас развелось много малогабаритных средств для цифровой обработки на ARM, и некоторые с GPU (Jetson TX2). Это народу ближе.
Miron11
26.06.2018 11:11«Если мы ничего не можем поделать с тем, что государство следит за нами, мы должны иметь право следить за ним».
Замечательный тезис! Даешь гонку радио-вооружений!
По моему по этому автору статья плачет. Хабр из журнала для специалистов превращается в агитационную платформу анти — государственного уклона.itsar Автор
26.06.2018 11:34+5У нас в России по каждому плачет статья.
Недаром сказано: от сумы да от тюрьмы не зарекайся.
Еще один дядька писал когда-то: не спрашивай по ком звонит колокол: он звонит по тебе.Miron11
27.06.2018 09:46-2Здесь собираются люди чтобы обсудить как наш шарик крутится. Желающие обсудить его плоскость, нечистую силу и прочие источники укрепления духовно — морального облика истинных арийцев собираются на другом конце города.
itsar Автор
27.06.2018 09:53+1Статья и комментарии на 95 процентов состоят из техники.
Вы втягиваете всех в юридические и другие обсуждения, раздувая оставшиеся 5 процентов.
Вам зачем это нужно?
32bit_me
26.06.2018 15:53Можете ли вы сообщить технические подробности по плате:
сколько слоёв и какие технологические нормы?
сборку заказавали на производстве или делали сами?
где заказывали плату? Трафарет тоже заказывали?
tezcatlipoc
26.06.2018 18:04+1А можете в ЛС хотя бы схему кинуть?
сам бы поковырял бы, собрал бы и игрался.itsar Автор
26.06.2018 18:04Пока нет, сыровата плата
tezcatlipoc
26.06.2018 18:23+1да мне не меркантильный интерес, сам заканчивал радиотехническое, просто с примерами легче работаю чем с теорией. Интересно как вы совместили на практике GNUradio и модули без прыжков вокруг прошивки.
itsar Автор
26.06.2018 18:39Я не понял на счет прошивки.
Про GNURadio смотрите в исходниках — github.com/amungo/libadsdr и github.com/amungo/gr-osmosdr
FreeManOfPeace
26.06.2018 18:13+1Сам немного игрался с RTL-SDR и старыми аналоговыми приёмниками (на уровне починить/доработать).
Выскажу критику:
1. Цена, таки чип как выше заметили за 100$, а RTL-SDR стоит 10 целая, ещё с пультом (который нах не нужен), диском и антенной (хоть и дерьмовой), а на распродаже можно взять и дешевле.
2. Невозможность передачи, в устройстве за 100 баксов, за такие деньги можно 2-3 баофенга взять, например.
3. Диапазон, для хакерства конечно круто (но возможности передачи нет, так что только для реверса, вот если бы ещё повторить сигнал можно было принятый, хотя бы, или подменить), но все сигналы в Wi-Fi и сотовых сетях так или иначе зашифрованы, в общем применимость устройства крайне ограничена (а WiFi сети и обычным адаптером можно только так вскрывать, без лишних заморочек), так сказать только для тех кто понимает зачем ему это надо, ну ещё 433 мгц послушать пойдёт.
4. Компактность, да, сама железяка довольно компактна, но есть один нюанс, поддерживается только на ПК, а это значит тягать с собой минимум виндопланшет, вот бы прогу для смартфона с USB-host иметь под такие дела (для RTL-SDR есть).
Короче аналогом RTL-SDR здесь и не пахнет, инструмент узкого применения для тех кто понимает для чего ему это надо.FreeManOfPeace
26.06.2018 18:28+1В продолжение темы:
>Замечательный тезис! Даешь гонку радио-вооружений!
Что бы я лично хотел увидеть в гонке вооружений:
1. Широкополный приёмник, в принципе пойдёт и RTL-SDR, можно с КВ-конвертером
2. Передатчик хотя бы на некоторую часть диапазона КВ/УКВ охватываемую приёмником
3. Всё это упаковано в общий корпус, и подключается к компьютеру/смартфону по USB, запитано от 2-3 аккумуляторов 18500, может заряжаться питаться и от внешнего БП.
4. Удобная программа для смартфона, с возможностью сканирования эфира, записи и повторения сигнала, а так же подключения плагинов для расшифровки.
5. Поддержка программами типа SDR Sharp/GQRX и GNU Radio на компе.
6. Стоимость готового изделия до 100$, вот это бы была бомба.
Скажите хотя бы в теории это возможно, на существующих компонентах.itsar Автор
26.06.2018 18:42Мне сложно сказать. Особенно про цену. И по передатчикам я не спец. Сохраню Ваше сообщение и буду изучать матчасть.
SerJ_82
27.06.2018 09:25-1Прошу прощения за оффтоп, уважаемый автор, подскажите пожалуйста, куда обратиться можно вот по какому вопросу: есть старый японский ЭЛТ-телевизор. Качество техники на высоте, но вот изображение ушло в синий цвет.
Знаю что это лечится, схема есть, есть паяльная станция, но совершенно нет опыта в этом.
В общем ищу того, кто сможет проконсультировать удаленно, что именно надо перепаять или отрегулировать чтобы изображение вернулось в норму, т.к. такие ТВ не берут в ремонт (не выгодно и слишком тяжелые).
Может на каком форуме кинуть клич?DASM
27.06.2018 11:56+1Без опыта вряд ли что-то выйдет. А ушло сразу в синий? Если постепенно — то трубка могла сесть. У них есть схема АББ — автоматический баланс белого, но если трубка сильно села — то она уже тоже не поможет
SerJ_82
27.06.2018 20:34Не могу сказать, сразу или нет, достался сразу в таком виде.
На одном из сайтов отписали что это проблема с видеоусилителем и починить можно. Платы там вроде не сложные (в сравнении с современной техникой), думаю справлюсь, как раз и опыт будет сразу в боевых условиях))
dernasherbrezon
Круто! А где это можно купить? Есть ли вариант в металлическом корпусе?
itsar Автор
Это концепт, на счет продажи я не думал пока.
Надо, чтобы все заработало хорошо.
Я рад, что заинтересовал, но пока, прошу прощения, не продам ничего.
rt3879439
Я бы предостерёг от продажи такой штуки, если Вы из РФ. С помощью специально обученных экспертов вполне можно попасть под статью 138.1.
itsar Автор
Спасибо, что беспокоитесь за меня!
elve
Специально обученные эксперты могу и камень под 138-ю подтянуть.
shurass
Если предложите китайцам то они с радостью расклонируют вплоть до полного насыщения рынка…