HackerBox 0034: SubGHz: 15 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bu ay, HackerBox Hacker'ları Yazılım Tanımlı Radyo (SDR) ve 1GHz'in altındaki frekanslarda radyo iletişimini keşfediyor. Bu Eğitilebilir Tablo, sarf malzemeleri tükenirken buradan satın alınabilecek HackerBox #0034'ü kullanmaya başlamak için bilgiler içerir. Ayrıca, her ay posta kutunuza böyle bir HackerBox almak istiyorsanız, lütfen HackerBoxes.com'a abone olun ve devrime katılın!

HackerBox 0034 için Konular ve Öğrenme Hedefleri:

• SDR Radyo Alıcılarının Konfigürasyonu ve Kullanımı
• Mobil SDR İşlemleri
• CCStick Alt GHz Alıcı-Vericinin Montajı
• Arduino ProMicros kullanarak CCStick'i programlama
• FM Ses Vericilerinin ve Alıcılarının Montajı

HackerBoxes, DIY elektroniği ve bilgisayar teknolojisi için aylık abonelik kutusu hizmetidir. Biz hobiciler, yapımcılar ve deneycileriz. Biz hayallerin hayalperestleriyiz. GEZEGENİ HACK!

Adım 1: HackerBox 0034: Kutu İçeriği

• USB Yazılım Tanımlı Radyo (SDR) Alıcı
• SDR Alıcısı için MCX Anteni
• İki CCStick Baskılı Devre Kartı
• Antenli İki CC1101 Alıcı-Verici
• İki Arduino ProMicros 3.3V 8MHz
• FM Ses Verici Kiti
• FM Ses Alıcı Kiti
• Mikro USB Kablosu
• Özel Radyo Osilatörü "Hertz" Pimi

Yardımcı olacak diğer bazı şeyler:

• Havya, lehim ve temel havya aletleri
• Yazılım araçlarını çalıştırmak için bilgisayar

En önemlisi, bir macera duygusuna, DIY ruhuna ve hacker merakına ihtiyacınız olacak. Hardcore DIY elektroniği önemsiz bir arayış değildir ve HackerBox'lar sulandırılmaz. Amaç ilerlemedir, mükemmellik değil. Devam ettiğinizde ve maceranın tadını çıkardığınızda, yeni teknoloji öğrenmekten ve umarım bazı projelerin çalışmasını sağlamaktan büyük bir memnuniyet elde edilebilir. Her adımı yavaş, ayrıntılara dikkat ederek atmanızı ve yardım istemekten korkmamanızı öneririz.

HackerBoxes SSS'de mevcut ve potansiyel üyeler için çok sayıda bilgi bulunmaktadır.

2. Adım: Alt GHz Radyo'ya Hoş Geldiniz

Cue müzik: Radyo KAOS

Sub-GHz teknolojisi, uzun menzil ve düşük güç tüketimi gerektiren kablosuz uygulamalar için ideal bir seçimdir. Dar bant iletimleri, verileri düğümden düğüme atlamadan, genellikle birkaç mil uzaktaki uzak merkezlere iletebilir. Bu uzun menzilli iletim kapasitesi, birden fazla pahalı baz istasyonuna veya tekrarlayıcıya olan ihtiyacı azaltır. Tescilli alt GHz protokolleri, geliştiricilerin ağ uygulamasına ek kısıtlamalar getirebilecek bir standarda uymak yerine kablosuz çözümlerini kendi özel ihtiyaçlarına göre optimize etmelerine olanak tanır. Mevcut birçok alt GHz ağı özel protokoller kullanırken, sektör yavaş yavaş standartlara dayalı, birlikte çalışabilir sistemler ekliyor. Örneğin, IEEE 802.15.4g standardı dünya çapında popülerlik kazanmakta ve Wi-SUN ve ZigBee gibi çeşitli endüstri ittifakları tarafından benimsenmektedir.

Keşfedilecek bazı ilginç frekanslar şunlardır: 88-108 MHz FM YayınıNOAA Hava Durumu RadyosuHava Trafik Kontrolü315 MHz Anahtarsız Giriş Fob (çoğu Amerikan Arabası)2m Sesli Arama (SSB: 144.200 MHz, FM: 146.52 MHz)433 MHz ISM/IoT902-928 MHZ ISM/ IoT

Bu frekanslarda farklı radyo iletişimi türleri için çeşitli Modülasyon Şemaları kullanılmaktadır. Temel bilgileri öğrenmek için birkaç dakikanızı ayırın.

3. Adım: Yazılım Tanımlı Radyo (SDR) Alıcısı

Geleneksel radyo bileşenleri (modülatörler, demodülatörler ve tunerler gibi) bir dizi donanım cihazı kullanılarak uygulanır. Modern bilgi işlem ve analogdan dijitale dönüştürücülerin (ADC'ler) ortaya çıkışı, bu geleneksel donanım tabanlı bileşenlerin çoğunun bunun yerine yazılımda uygulanmasına izin verir. Bu nedenle, yazılım tanımlı radyo (SDR) terimi. Bilgisayar tabanlı SDR, ucuz, geniş bant radyo alıcılarının uygulanmasını sağlar.

RTL-SDR, canlı radyo sinyallerini almak için bilgisayar tabanlı bir radyo alıcısı olarak kullanılabilen bir USB dongle'dır. Hızlı başlangıç kılavuzu da dahil olmak üzere RTL-SDR teknolojisini denemek için çevrimiçi olarak çok çeşitli bilgiler mevcuttur.

Adım 4: RTL-SDR USB Dongle Donanımı

RTL2832U, USB 2.0 arabirimini destekleyen yüksek performanslı bir DVB-T COFDM demodülatörüdür. RTL2832U, 6, 7 ve 8MHz bant genişliği ile 2K veya 8K modunu destekler. Modülasyon parametreleri, örneğin kod hızı ve koruma aralığı otomatik olarak algılanır. RTL2832U, 28.8 MHz kristal kullanan IF (Orta Frekans, 36.125 MHz), düşük IF (4.57 MHz) veya Sıfır IF çıkışındaki tunerleri destekler ve FM/DAB/DAB+ Radyo Desteği içerir. Gelişmiş bir ADC (Analogdan Dijitale Dönüştürücü) ile gömülü olan RTL2832U, taşınabilir alımda yüksek kararlılık sunar. R820T2 Dijital Alıcı, 24 – 1766 MHz aralığında çalışmayı destekler.

SDR dongle'ın, birlikte verilen MCX kamçı anteni ile birleştirmek için bir MCX koaksiyel RF girişine sahip olduğunu unutmayın. Birçok yaygın sinyal kaynağı ve anten, SMA koaksiyel konektörler kullandığından, bir MCX-SMA Bağlayıcı yararlı olabilir.

Adım 5: SDR Yazılımı - GNU Radyo

GNU Radio, yazılım radyolarını uygulamak için sinyal işleme blokları sağlayan ücretsiz ve açık kaynaklı bir yazılım geliştirme araç takımıdır. Yazılım tanımlı radyolar oluşturmak için hazır harici RF donanımı ile kullanılabilir. GNU Radyo, hem kablosuz iletişim araştırmalarını hem de gerçek dünya radyo sistemlerini desteklemek için hobi, akademik ve ticari ortamlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

GNU Radyo'nun birçok çeşidi ve uygulaması vardır. GQRX, OSX ve Linux kullanıcıları için güzel bir çeşittir.

6. Adım: Mobil SDR

SDR Touch, cep telefonunuzu veya tabletinizi uygun fiyatlı ve taşınabilir yazılım tanımlı bir radyo tarayıcısına dönüştürebilir. Canlı yayında FM radyo istasyonlarını, hava raporlarını, polis, itfaiye ve acil durum istasyonlarını, taksi trafiğini, uçak iletişimini, analog TV yayınlarının sesini, HAM radyo amatörlerini, dijital yayınları ve daha fazlasını canlı olarak dinleyin.

SDR USB donanım kilidini bir mobil cihaza bağlamak için hareket halindeyken (OTG) bir USB kablosu veya adaptörü gerekir. Dongle'a güç sağlamak için ekstra (yardımcı) güç bağlantı noktasına sahip bir OTG kablosu gerekebilir. SDR Touch gibi bir uygulama mobil cihazların pillerini hızla boşaltmaya meyilli olduğundan, ekstra bir güç bağlantı noktası ne olursa olsun iyi bir fikir olabilir.

Adım 7: Mikrofon Verici Kiti

Bu lehimleme kiti, basit bir üç transistör frekans modülasyonlu (FM) ses vericisidir. FM yayın radyosu için ayrılan 80MHz-108MHz frekans aralığında çalışır. Vericinin çalışma voltajı 1.5V-9V'dir ve sağlanan güce, anten konfigürasyonuna, ayarlamaya ve ortamdaki elektromanyetik faktörlere bağlı olarak 100 metreden fazla iletim yapacaktır.

Kit İçeriği:

• PCB
• BİR 500KOhm Düzeltici Pot
• İKİ NPN 9018 Transistör
• BİR NPN 9014 Transistör
• BİR 4.5 dönüşlü İndüktör (4T5)
• İKİ 5.5 dönüşlü İndüktör (5T5)
• BİR Elektret Mikrofon
• BİR 1M Direnç (KahverengiSiyahYeşil)
• İKİ 22K Direnç (KırmızıKırmızıTuruncu)
• DÖRT 33ohm Direnç (TuruncuTuruncuSiyah)
• ÜÇ 2.2K (2K2) Dirençler (KırmızıKırmızıKırmızı)
• BİR 33uF Elektrolitik Kapak
• DÖRT 30pF Seramik Kapasitör “30”
• DÖRT 100nF Seramik Kapasitör “104”
• BİR 10nF Seramik Kondansatör “103”
• İKİ 680pF Seramik Kondansatör “681”
• İKİ 10pF Seramik Kondansatör “10”
• Anten Kablosu
• 9V Pil Klipsi
• Başlık Pinleri (2 ve 3 pinleri kırın)

Üç transistör, mikrofon ve bir elektrolitik kondansatörün PCB serigrafisinde gösterildiği gibi yönlendirilmesi gerektiğini unutmayın. İndüktörler ve seramik kapasitörler polarize değildir. Değerler ve türler birbirinin yerine geçemezken, her biri herhangi bir yönde eklenebilir.

Lehimleme konusunda yeniyseniz: Lehimleme hakkında internette çok sayıda harika kılavuz ve video var. İşte bir örnek. Ek yardıma ihtiyacınız olduğunu düşünüyorsanız, bölgenizde yerel bir yapımcı grubu veya bilgisayar korsanı alanı bulmaya çalışın. Ayrıca amatör radyo kulüpleri her zaman elektronik deneyimi için mükemmel kaynaklardır.

Adım 8: Mikrofon Verici Kitinin Tasarımı

Bir giriş ses sinyali, yerleşik elektret mikrofon tarafından toplanabilir veya başka bir elektrik kaynağından giriş başlık pinlerine sağlanabilir. Mikrofon kabloları, PCB'ye bağlantıya izin vermek için diğer bileşenlerden kablo veya kesilmiş kablolar kullanılarak uzatılabilir. Mikrofonun dış muhafazasına bağlanan mikrofon kablosu, resimde gösterildiği gibi negatif uçtur.

Transistör Q1'de, bir taşıyıcı osilatör frekansı ses sinyali tarafından değiştirildiğinde Frekans Modülasyonu elde edilir. Düzeltici potansiyometre, ses sinyalinin giriş zayıflamasını ayarlamak için kullanılabilir. Ses sinyali, C2 aracılığıyla transistör Q1'in tabanına bağlanır.

Transistör Q2 (R7, R8, C4, C5, L1, C8 ve C7 ile birlikte) yüksek frekanslı osilatör sağlar. C8, geri besleme kondansatörüdür. C7, DC engelleme kapasitörüdür. C5 ve L1, osilatör için rezonans tankı sağlar. C5 ve/veya L1 değerlerinin değiştirilmesi, iletim frekansını değiştirecektir. İlk montajdan sonra varsayılan iletim frekansı yaklaşık 83 MHz olacaktır. L1 bobininin dönüşlerini hafifçe dağıtmak, L1 indüktörünün değerini değiştirecek ve iletim frekansını buna göre değiştirecektir. Frekansı 88MHz-108MHz civarında tutmak, sinyalin SDR alıcısı da dahil olmak üzere herhangi bir FM radyo kullanılarak alınmasına izin verecektir.

Transistör Q3 (R9, R10, L2, C10 ve C1 ile birlikte) bir yüksek frekanslı güç amplifikatör devresi oluşturur. Modüle edilmiş sinyal, C6 kondansatörü aracılığıyla yükseltme devresine bağlanır. C10 ve L2, bir amplifikasyon ayar tankı oluşturur. Maksimum çıkış gücü, C10 ve L2'nin amplifikasyon döngüsü, C5 ve L1'in taşıyıcı osilatör döngüsüyle aynı frekansa ayarlandığında elde edilir.

Son olarak, C12 ve L3, güçlendirilmiş sinyalin radyo frekansı elektromanyetik dalgaları olarak iletilmek üzere bir tel antene sürüldüğü anten turunu sağlar.

Adım 9: Frekans Modülasyonu (FM) Alıcı Kiti

Bu FM alıcı kiti, son derece entegre bir FM Demodülatörü olan HEX3653 çipine dayanmaktadır.

Kit şunları içerir:

• PCB
• U1 HEX3653 Çip SMD 16pin
• Q1 SS8050 NPN Transistör
• L1 İndüktör 100uH
• Y1 32.768KHz Kristal
• R1, R2, R3, R4 Dirençler 10KOhm
• C1, C2 Elektrolitik Kondansatörler 100uF
• C3, C5 Seramik Kondansatörler (104) 0.1uF
• C4 Seramik Kondansatör (33) 33pF
• D1, D2 1N4148 Diyotlar
• Sarı LED
• Sesli Telefon Jakı 3.5mm
• Jumper'lı Dört Pimli Başlık
• Beş Anlık Buton
• Çift AA Pil Tutucu

HEX3653 alıcı çipi, FM yayın radyosuna tahsis edilen 76MHz-108MHz frekans aralığında çalışır.

Kit beş buton içerir:

• Frekans ayarı (SEEK +, SEEK-)
• Ses kontrolü (VOL +, VOL-)
• Güç (PW)

Devre, iki adet 1.5V hücre tarafından kolayca beslenen 1.8-3.6V çalışma voltajına sahiptir.

Adım 10: HEX3653 FM Alıcı Kitinin Tasarımı

Anten girişi için iki seçenek vardır.

PCB üzerindeki "A" pedine bir kablo takılabilir veya kulaklık kablosunun koruması anten görevi görebilir.

Dört pimli başlık, bir anten anahtarı (ASW etiketli) görevi görür. Kısa devre atlama kablosunun ASW'ye yerleştirilmesi, iki anten girişi arasında seçim yapar. Kısa devre pinleri 1 ve 2, harici anten "A" sinyalini HEX3653 çipinin dördünü pinine yönlendirir. Alternatif olarak, pim 2 ve 3'ü kısaltmak, kulaklık jakının koruyucu pimini HEX3653 yongasının dördünü pimine yönlendirir.

HEX3653 çipinin dördüncü pimi, alıcı çipine radyo frekansı (RF) girişidir. Seçilen RF sinyali önce filtre görevi gören L1 ve C4'ten geçer. Daha sonra aşırı giriş voltajını sınırlamak için iki kırpma diyotu kullanılır.

Beş pimli başlık (B etiketli), alıcı modülünün başka bir sisteme entegre edilmesini sağlar. Güç kaynağı girişi için iki pin (+V, toprak) ve ses çıkışı için üç pin (sağ, sol, toprak) vardır.

Adım 11: HEX3653 FM Alıcı Kitinin Montajı

Üç seramik kapasitör ve kristal polarize değildir ve herhangi bir yönde yerleştirilebilir. Değiştirilemezler, ancak her biri kendi yöneliminde döndürülebilir. Diğer tüm bileşenler, PCB serigrafisinde belirtilen oryantasyona göre monte edilmelidir. Her zamanki gibi, SMD çipi ile başlamak ve ardından PCB'nin merkezinden kenarlara doğru çalışan en küçük/en kısa bileşenlere geçmek en iyisidir. Başlıkları, ses jakını ve pil tutucuyu en son takın.

Adım 12: CCStick

CCStick, bir Arduino ProMicro ile birleştirilmiş bir Texas Instruments CC1101 alt GHz radyo alıcı-verici modülüdür. Bir iletişim bağlantısının iki uç noktası olarak veya başka bir iletişim yapılandırmasında kullanım için HackerBox #0034'e iki CCStick kiti dahildir.

Texas Instruments CC1101 (veri sayfası), çok düşük güçlü kablosuz uygulamalar için tasarlanmış düşük maliyetli bir alt GHz alıcı-vericidir. Devre esas olarak 315, 433, 868 ve 915 MHz'de Endüstriyel, Bilimsel ve Tıbbi (ISM) ve Kısa Menzilli Cihaz (SRD) frekans bantları için tasarlanmıştır, ancak 300-'deki diğer frekanslarda çalışmak üzere kolayca programlanabilir. 348 MHz, 387-464 MHz ve 779-928 MHz bantları. RF alıcı-verici, yüksek düzeyde yapılandırılabilir bir temel bant modem ile entegre edilmiştir. Modem, çeşitli modülasyon formatlarını destekler ve 600 kbps'ye kadar yapılandırılabilir bir veri hızına sahiptir.

Adım 13: Arduino ProMicro 3.3V 8MHz

Arduino ProMicro, yerleşik bir USB arabirimine sahip ATmega32U4 mikro denetleyicisine dayanmaktadır. Bu, bilgisayarınız ve Arduino mikro denetleyicisi arasında aracı görevi gören FTDI, PL2303, CH340 veya başka bir yonga olmadığı anlamına gelir.

Öncelikle Pro Micro'yu pimleri yerine lehimlemeden test etmenizi öneririz. Başlık pinlerini kullanmadan temel konfigürasyonu ve testi gerçekleştirebilirsiniz. Ayrıca, modülde lehimlemeyi geciktirmek, herhangi bir komplikasyonla karşılaşmanız durumunda hata ayıklamak için bir değişken daha azaltır.

Bilgisayarınızda Arduino IDE kurulu değilse arduino.cc IDE formunu indirerek başlayın. UYARI: Pro Micro'yu programlamadan önce araçlar > işlemci altında 3.3V sürümünü seçtiğinizden emin olun. Bu setin 5V için olması bir kez çalışacaktır ve ardından aşağıda açıklanan kılavuzda biraz zor olabilecek "Önyükleyiciye Sıfırla" talimatlarını izleyene kadar cihaz PC'nize hiç bağlanmamış gibi görünecektir.

Sparkfun'un harika bir Pro Mikro Bağlantı Kılavuzu vardır. Bağlantı Kılavuzu, Pro Micro kartına ayrıntılı bir genel bakış ve ardından "Yükleme: Windows" için bir bölüm ve "Yükleme: Mac ve Linux" için bir bölüm içerir. Arduino IDE'nizi Pro Micro'yu destekleyecek şekilde yapılandırmak için bu kurulum talimatlarının uygun versiyonundaki talimatları izleyin. Genellikle standart Blink taslağını yükleyerek ve/veya değiştirerek bir Arduino kartıyla çalışmaya başlarız. Ancak Pro Micro, pin 13'teki normal LED'i içermez. Neyse ki, RX/TX LED'lerini kontrol edebiliyoruz ve Sparkfun nasıl olduğunu göstermek için küçük bir taslak sağladı. Bu, Bağlantı Kılavuzunun "Örnek 1: Yanıp Sönmeler!" başlıklı bölümünde yer almaktadır. Bu Blinkies'i derleyip indirebildiğinizi doğrulayın! Devam etmeden önce örnek.

Adım 14: CCStick'in Tasarımı ve Çalıştırılması

CC1101 Modülü ve Arduino ProMicro, CCStick PCB'nin serigrafi tarafına yerleştirilmiştir. Başka bir deyişle, iki küçük modül, kırmızı PCB'nin üzerinde beyaz boya olan tarafındadır ve pimler, üzerinde beyaz boya olmayan taraftan dışarı çıkar. Beyaz boya PCB serigrafi olarak adlandırılır.

Kırmızı PCB'deki izler, CC1101 Modülü ile Arduino ProMicro'yu şu şekilde bağlar:

CC1101 Arduino ProMicro----------------------GND GND VCC VCC (3.3V) MOSI MOSI (16) MISO MISO (14) SCK SCLK (15) GD02 A0 (18) GD00 A1 (19) CSN A10 (10)

CC1101 için hızlı bir başlangıç, Elechouse kütüphanesini kullanmaktır. O sayfadaki "kodu al" bağlantısını tıklayarak kitaplığı indirin.

Arduino Libraries klasörünüzde CC1101 için bir klasör oluşturun. İki ELECHOUSE_CC1101 dosyasını (.cpp ve.h) bu klasöre yerleştirin. Ayrıca bu klasör içinde bir örnek klasör oluşturun ve üç demo/örnek klasörünü oraya yerleştirin.

ELECHOUSE_CC1101.h dosyasındaki pin tanımlarını şu şekilde güncelleyin:

#define SCK_PIN 15#define MISO_PIN 14 #define MOSI_PIN 16 #define SS_PIN 10 #define GDO0 19 #define GDO2 18

Daha sonra örnek dosya CC1101_RX'i bir CCStick'e ve örnek dosya CC1101_TX'i ikinci CCStick'e yerleştirin.

Aşağıdaki örnek de dahil olmak üzere CC1101 alıcı-verici için bir dizi başka ilginç kaynak ve proje vardır:

TomXue Arduino CC1101 Arduino KütüphanesiSmartRF StudioElektrodragon CC1101 ProjesiCUL ProjesiCCManager ProjesiDIY nanoCULAnother CC1101 Mikrodenetleyici Kurulumu

KESİNTİLERİ KULLANMA HAKKINDA NOT:

Elechouse örnek çizimi CC1101_RXinterruprt'u örneklemek için, Arduino ProMicro'nun iki pinini CCStick PCB'nin alt tarafına bağlayın. Bunlar, alıcı-verici GDO0 sinyalini, harici kesme pinlerinden biri olan mikrodenetleyicinin 7 numaralı pinine bağlayan 7 ve 19 numaralı pinlerdir (A1). Ardından, GDO0 artık pin 19'dan pin 7'ye atlandığından, yukarıda tartışılan pin tanımlı satırlardan birini "#define GDO0 7 //and 19" olarak güncelleyin. ilk parametreyi (kesme numarası) "0"dan "4"e değiştirin. Bu, ProMicro'nun 7 numaralı pini kesme #4 ile ilişkilendirildiği için yapılır.

Adım 15: GEZEGENİ HACKLE

Bu Eğitilebilir Yazıyı beğendiyseniz ve her ay posta kutunuza bir dizi hacklenebilir elektronik ve bilgisayar teknolojisi projesinin düşmesini istiyorsanız, lütfen HackerBoxes.com'da gezinerek ve aylık sürpriz kutumuzu almak için abone olarak devrime katılın.

Aşağıdaki yorumlarda veya HackerBoxes Facebook Sayfasında başarınızı paylaşın ve paylaşın. Herhangi bir sorunuz varsa veya herhangi bir konuda yardıma ihtiyacınız olursa kesinlikle bize bildirin. HackerBoxes'ın bir parçası olduğunuz için teşekkür ederiz!