Funkamateur 05/89

 

Steuerrechner für Packet-Radio PRC 1 Y2

AG "Digitale Kommunikation im Amateurfunk"

Die Kopplung zu einem MODEM, die Erzeugung und Dekodierung des NRZI-kodierten Signales, die unterschiedlichsten Funktionen zur Organisation einer Packet-Radio-Verbindung und der Anschluß an den Terminalcomputer erfolgen mit dem nachfolgend beschriebenen TNC (Terminal Node Controller) mit der Bezeichnung PRC 1 Y2. Die Leiterplatte gestattet den Anschluß an das bereits vorgestellte MODEM auf Basis der IS V4046 und enthält zusätzlich eine MODEM-Schaltung mit den IS XR2206 und XR2211. Diese MODEMs lassen sich wahlweise verwenden. Die Betriebserfahrungen zeigen, daß man beide Schaltungen als mindestens gleichwertig ansehen kann. Die V4046 besitzt noch eine Abstimmhilfe, die insbesondere bei Betrieb auf Kurzwelle von Vorteil ist. Darüber hinaus ist im PRC 1 Y2 ein kompletter Mikrorechner integriert, der das Terminal (z.B. den Heimcomputer) von zahlreichen Funktionen entlastet und die Steuerung des Senders sowie des MODEMs übernimmt.

Stromlaufplan

Der PRC 1 Y2 (Bild 1) basiert auf einem Mikrorechner mit einer Taktfrequenz von 3,5795 MHz (EQ1). Als IS für das verwendete Mikroprozessorsystem U880 sollten demzufolge Typen mit einer Taktfrequenz bis zu 4 MHz (UA880, 2716-25 usw.) zum Einsatz kommen. IS D22 erzeugt die Taktfrequenz auf herkömmliche Weise. Eine Power-on-Reset_Steuerung setzt den Mikrorechner nach Anlegen der Betriebsspannung zurück. Eine Möglichkeit für externes Rücksetzen, beispielsweise über das Terminalprogramm, ist über X1/B26 und X1/B10 vorgesehen (D22, D23). Die Steuerung dieser Leitung kann z.B. durch das Terminalprogramm über das SIO-Signal DTR erfolgen.
Der Mikrorechner ist mit 8KByte ROM, bestehend aus 4 Stück 2-KByte-EPROMs U2716, und 64 KByte RAM, bestehend aus acht dRAMs U2164, ausgerüstet. D20 und D17 blenden aus dem RAM den Adreßbereich 0000H bis 3FFFH aus, um Buskonflikte mit den dort dekodierten EPROMs (0000H bis 1FFFH) zu vermeiden. Zur RAS/CAS-Steuerung der dRAMs dient die Schaltung mit D16, D17, D20 und D23. Die Brücken der Verzögerungsschaltung, bestehend aus D16 und D17, sollten vorzugsweise wie angegeben eingesetzt werden. Das ermöglichte bei den bisher aufgebauten Funktionsmustern eine problemlose Inbetriebnahme.
IS D15 (DS8282) erzeugt alle Ausgangsssignale des PRC 1 Y2. IS D14 (DS8286) dient als Eingabe-Port, D25 (XR2206) wird als AFSK-Generator und D24 (XR2211) als PLL-Demodulator genutzt. Mittels D26 (DL003) und Relais K1 erfolgt die potentialfreie Ausgabe des PTT-Signales, das man über die Relaiskontakte dem Sender unmittelbar zuführen kann [15], [16].

Kopplung zum Terminalcomputer

Die asynchrone Datenübertragung zum Terminal erfolgt über eine V.24-Schnittstelle. Die Übertragung kann z.B. mit 50 Bd in Baudot-Kode, also der normalen Fernschreibkodierung (RTTY), erfolgen. Damit ist der Anschluß eines Fernschreibers oder eines Computers mit RTTY-Programm als Terminal über ein zugehöriges Interface prinzipiell möglich. Um die Möglichkeiten des PRC 1 Y2 voll ausnutzen zu können, sollte das Interface jedoch mit 600 Bd bis 9600 Bd bei asynchroner Übertragung mit 8 Bit ohne Parität programmiert werden. Der PRC 1 Y2 wartet nach dem RESET auf ein Wagenrücklauf-Zeichen im Baudot- oder ASCII-Kode und ermittelt daraus das Kodierungsverfahren und die Baudrate. Alle zugehörigen Voreinstellungen für die Kopplung zum Terminal übernimmt der PRC 1 Y2 dann automatisch selbst. Bei kurzen Leitungen zwischen PRC und Terminal (wenige zehn Zentimeter), kann die Kopplung, z.B. zu einer SIO des Terminalcomputers, unmittelbar über TTL-Pegel erfolgen. Größere Leitungslängen erfordern spezielle Treiber-IS wie 75150 oder 75154 bzw. Pegelwandler mit OVs (s. FUNKAMATEUR 11/88, S.536) oder anderen Spezial-IS. Der Anschluß des PRC 1 Y2 ist bei Verwendung von TTL-Pegel unmittelbar an eine SIO des U880-Systems möglich. Die Verbindungen zwischen SIO und PRC am Beispiel des PC/M-Computers als Terminal sind in Form einer Tabelle angegeben. Zu beachten ist dabei, daß auf der zentralen Platine des PC/M dafür gesorgt wird, daß an Pin 2 des DL003 (D61.2) Tristate-Verhalten vorliegt oder die Verbindung von D61.2, zu D57, Pin 28 aufgetrennt wurde (s. auch Hinweise im FUNKAMATEUR Heft 11/88).

Aufbau und Inbetriebnahme







Der PRC 1 Y2 befindet sich auf einer zweiseitigen Leiterplatte. Die Bilder 2 bis 4 zeigen Leitungsführung und Bestückungsplan der Leiterplatte. Die Zuführung der Betriebsspannung erfolgt über X1, der sowohl aus einem 58poligen Steckverbinder als auch aus zwei kleineren Steckverbindern bestehen kann (z.B. V.24 getrennt von der MODEM-Kopplung; X1/A25, A26, A27, B25). Nachdem die Leiterplatte bestückt ist, wird der Taktgenerator in Betrieb genommen. Benutzt man das MODEM mit V4046, können die IS XR2206 und XR2211 einschließlich der zugehörigen Außenbeschaltung entfallen. Die Leiterplatte des V 4046-MODEMs sollte dann unmittelbar über der PRC 1 Y2-Platte befestigt und über das vorgesehene Interface (X1, bzw. Wickelstifte neben X1) angeschlossen werden.
Der Aufbau des MODEMs erfordert hochwertige Bauelemente mit geringem Temperaturkoeffizienten. Dies trifft besonders für C3, C16, C7, C8 und C9 zu. Dafür kommen nur Styroflex-, MKL- oder MKT-Typen in Frage. Der Abgleich des AFSK-Generators mit dem XR2206 erfolgt nach Inbetriebnahme des PRC über das Terminalprogramm oder einen einfachen Einzeichentreiber mit den für die Schnittstelle genannten Parametern. Dabei aktiviert man durch Ausgabe des Kommandos "DL" IS D25 und gleicht mit R36 (und eventuell R34) auf die niedrigere Frequenz (bei VHF = 1200 Hz) an Pin 9 von D25 ab. Mit dem Kommando "DH" wird der Vorgang mittels Einstellregler R35 (und eventuell R33) au der höheren Frequenz wiederholt (bei VHF 2200 Hz). "DO" schaltet die Töne wieder aus. Für den Betrieb als KW-MODEM richtet sich der Abgleich nach den jeweiligen Filterfrequenzen des Transceivers. Ist ein zweiter Empfänger vorhanden, kann der Demodulator auf 1700 Hz abgeglichen bleiben, und der AFSK-Generator wird auf die Frequenzen 1600 Hz und 1800 Hz eingestellt. Das Senden erfolgt mit dem "Teltow" in Stellung SSB 1. über den Zweitempfänger stellt man das Empfangssignal mit einem Versatz von 1700 Hz ein. Auch die Nutzung des CW-Filters des "Teltow" für Empfang (und Senden) ist denkbar, erfordert aber u.U. Eingriffe in das Gerät.
Der Demodulatorabgleich erfolgt für die Arbeit auf VHF prinzipiell bei 1700 Hz. Dazu stellt man die Frequenz (mit einem hochohmigen Frequenzmesser an Pin 5 oder Pin 6 IS D25) mit R23 (eventuell R22 korrigieren) auf 1700 Hz ein. Liegt danach am NF-Eingang ein sinusförmiges NF-Signal mit einem Pegel von etwa 10 mV bis 1 V, muß das Ausgangssignal (IS D24, Pin 7) bei einer Änderung der Frequenz von einigen Hertz gegenüber 1700 Hz jeweils umschalten.
Der Anschluß an den Transceiver erfolgt über die Leitungen NF-Eingang (NFIN) und NF-Ausgang (Achtung! NFOUT ist in der Außenbeschaltung durch einen Kondensator, etwa 10 F, vom Transceiver zu trennen). Die Hubeinstellung sollte sorgfältig mittels R37 vorgenommen werden. RTT1 und RTT2 sind die über K1 gesteuerten potentialfreien Leitungen zur Sende/Empfangs-Steuerung des Transceivers bzw. Senders. An SQL läßt sich der Ausgang der Rauschsperre des Empfängers zur Steuerung des PRC 1 Y2 anschließen. Die Leitung DIGI dient der Steuerung des PRC für den Betrieb ohne Terminal.

Speichertest

Hilfreich für die Inbetriebnahme der dRAMs ist ein hier als Hexlisting angegebenes Testprogramm, das auf ein EPROM zu programmieren ist. Dieses EPROM ist auf die erste ROM-Position zu stecken, (0000H bis 07FFH, D2). Das Programm erzeugt damit bei fehlerfreier Arbeit im dRAM-Bereich ein TTL-Rechtecksignal an den Ausgängen von D15 (DS8282). Das Prinzip ist dabei, daß ein auf dem ersten ROM befindliches Maschinenprogramm in den RAM geladen wird und dort bei gleichzeitigem RAM-Test die Ausgaben an D15 vornimmt. Der RAM-Test erfolgt zyklisch von Adresse 4400H bis 0FFFH. Dazu wird jeweils der Wert 055H und danach 0AAH in den Speicher geschrieben. Das rückgelesene Byte kommt zur Ausgabe an das Port. Mittels entsprechender Verzögerungsschleifen ergibt sich am Ausgang von D15 eine Frequenz von einigen hundert Hertz, die das Relais K1 hörbar macht. Das Auslösen eines Interrupts (Impuls am Dateneingang des PRC 1 Y2) bewirkt eine Halbierung der erzeugten Tonfrequenz. Auf diese Art lassen sich wesentliche Funktionen der PRC 1 Y2-Hardware testen (RAS/CAS, I/O-Arbeit, Interrupt).
Ist mit den angegebenen Brücken der Laufzeitkette zur RAS/CAS-Steuerung der dRAMs keine Funktionsfähigkeit des TNC zu erreichen, kann man mit Hilfe des Testprogramms eine andere Position der Brücken testen. In extremen Fällen muß man das CAS-Signal zusätzlich durch Parallelschalten eines Kondensators von etwa 470 pF bis 1 nF verzögern. Ähnliche einfache Testprogramme erlauben auch mit amateurmäßigen Mitteln eine Fehlersuche. Das Eingabe-Port (D14, DS8286) läßt sich gleichermaßen testen, indem innerhalb einer Schleife ein Byte vom Port gelesen und unmittelbar an das andere Port ausgegeben wird.

Software

Der Inhalt der EPROM-Bereiche des PRC 1 Y2 ist so gestaltet, daß eine Anpassung an die spezifischen Rufzeichen und die individuell erforderlichen Voreinstellungen erfolgen kann.
Der Umfang der Systemsoftware und die Erläuterung der Kommandos und Funktionen des PRC 1 Y2 überschreitet die Möglichkeiten dieser Veröffentlichung. Wir bieten daher das überspielen der entsprechenden Information und des EPROM-Inhalts auf eine Diskette an. Ein folgender Beitrag enthält die zugehörige Kontaktadresse. Er enthält außerdem das ausführliche Terminalprogramm und weitere Informationen zum Protokoll AX.25 und zur Arbeit in Packet-Radio mit dem PRC 1 Y2.

Literatur

[1] AG "Digitale Kommunikation im Amateurfunk": Einführung in Packet-Radio, FUNKAMATEUR 38 (1989), H.3, S.145
[2] AG "Digitale Kommunikation im Amateurfunk": Ein Packet-Radio MODEM mit dem V4046, FUNKAMATEUR 38 (1989), H,4, S.190
[3] Hergett, U.: Festlegungen zur Anwendung moderner Funkfernschreibverfahren im Amateurfunk der DDR, FUNKAMATEUR 37 (1988), H.4, S.198
[4] Fox, T.L.: Amateur Packet-Radio Link-Layer Protocol, ARRL Newington, USA
[5] Mäusl, R.: Digitale Modulationsverfahren, Dr.Alfred Hüthig Verlag Heidelberg, Heidelberg, 1985
[6] DL1KAY, DG5FW: Dokumentation und Parameterliste zum GLB PK1 Board, 1985/86
[7] EXAR-Firmenschrift: Application Note AN-01/Stable FSK Modems Featuring the XR-2207, XR-2206 and XR-2211, S.4 ff.