TH-D74 mit aprs.fi auf dem iPhone koppeln

In diesem Artikel zeigen wir euch eine technische Lösung, wie ihr euer Kenwood TH-D74 via Bluetooth mit eurem iPhone oder iPad verbinden könnt, z.B. um empfangene APRS-Stationen auf einer Karte darzustellen.

Wer sein KENWOOD TH-D74 für APRS nutzt, wird dessen großes Farbdisplay zur Darstellung der empfangenen Stationen mögen. Es werden u.a. die aktuelle Entfernung und Richtung zum eigenen Standort dargestellt. Oft wünscht man sich allerdings eine Kartendarstellung. Das TH-D74 bietet verschiedene Möglichkeiten, wie sich empfangenen Daten z.B. via USB-Verbindung oder Bluetooth an externe Geräte mit einer entsprechenden APRS-Anwendung weiterleiten lassen. Für die stationäre Nutzung lässt sich unter Windows z.B. APRSISCE/32 und unter Linux YAAC verwenden, um nur einige Beispiele zu nennen. Für mobile Anwendungen bietet sich unter Android die Anwendung APRSdroid an. Was macht man aber als Besitzer eines iPhones oder iPads?

Problem: Klassisches Bluetooth und iOS

Entwickler von Apps für iOS, dem Betriebssystem für das iPhone, mussten in der Vergangenheit mit einigen Einschränkungen leben. APPLE hatte die Verwendung der Bluetooth Funktionalität auf Grund von Sicherheits- und Energieeffizienzbedenken nämlich so stark eingegrenzt, dass viele Anwendungen die eine Bluetooth-Kommunikation benötigen nicht realisiert werden konnten. Das erklärt auch, warum es zwar viele Apps für das Betriebssystem Android gibt, nicht aber für iOS. Mit der Einführung des Bluetooth Low Energy Standards (kurz BLE) änderte sich dieses jedoch. Der Standard ermöglicht nicht nur eine sicherere Kommunikation zwischen den Geräten sondern verbraucht dabei auch wesentlich weniger Energie und ist damit besonders für Anwendungen geeignet, bei denen die Verbindung zwischen zwei Geräten lange aufrechterhalten bleiben muss.

Damit stehen nun auch Amateurfunk-Apps unter iOS zur Verfügung, die via Bluetooth mit externer Hardware kommunizieren können. Eine solche App ist aprs.fi für iOS. Diese ermöglicht u.a. die Verbindung mit einem Mobilinkd Bluetooth APRS TNC, welches die über Funk empfangenen APRS-Datenpakete via Bluetooth an die App weitergeben kann und umgekehrt. Damit ist man beim APRS-Betrieb nicht mehr auf das mobile Datennetz beschränkt. Aber funktioniert das auch mit einem Kenwood TH-D74?

Jein: Das Bluetooth-Interface des Kenwood TH-D74 unterstützt leider nur den Bluetooth 3.0 class 2 Standard, welcher keinen Support für das Low Energy Protokoll liefert. Wie im folgenden beschrieben, funktioniert die Bluetooth-Verbindung zwischen dem TH-D74 und aprs.fi iOS dennoch über einen kleinen technischen Umweg.

Lösung: BLE-BT-TNC (WH6AZ)

Georges, WH6AZ, hat eine Firmware für ein ESP32 basiertes Board entwickelt, welches sich via klassischem Bluetooth mit dem TH-D74 verbindet und gleichzeitig mit aprs.fi iOS via Bluetooth LE. Das kleine Zusatzgerät macht nichts weiteres, als die Datenpakete bidirektional durchzureichen und fungiert damit quasi nur als Übersetzer der beiden Bluetooth-Standards. In diesem YouTube Video könnt ihr das BLE-BT-TNC von WH6AZ im Einsatz sehen:

Kenwood TH-D74 mit BLE-BT-TNC unter aprs.fi iOS

Benötigte Komponenten

Inbetriebnahme und erste Anpassungen der Firmware

Nach Erhalt des von WH6AZ empfohlenen ESP32 Boards habe ich in der Arduino IDE die benötigte Bibliothek für den TiniPICO entsprechend der Anleitung installiert und die Firmware aufgespielt. Dieses gestaltete sich ohne Probleme und das BLE-BT-TNC war sofort einsatzbereit. In der obigen Anleitung erfahren wir außerdem, wie wir das BLE-BT-TNC zunächst mit dem TH-D74 und dann mit dem iPhone koppeln können. Mit der aktuellen BLE-BT-TNC Firmware ist es aktuell noch nicht möglich, dass sich das TH-D74 automatisch mit dem BLE-BT-TNC verbindet, sobald dieses betriebsbereit ist und sich in Reichweite befindet. Wir müssen das TH-D74 deshalb immer zuerst in den Bluetooth Pairing-Modus versetzen (Menüpunkt 934). Zusätzlich muss am TH-D74 im Menüpunkt 983 in den Interfaceoptionen KISS Bluetooth eingestellt und der KISS-Modus im Datenband aktiviert werden, damit die empfangenen Pakete an die App weitergeleitet werden oder aber von der App empfangenen Pakete vom TH-D74 ausgesendet werden können.

Die erfolgreiche Bluetooth-Verbindung wird durch eine konstant leuchtende grüne LED auf dem TinyPICO Board signalisiert. Danach kann die Verbindung mit der App auf dem Smartphone erfolgen, in meinem Fall nutze ich aprs.fi iOS. Nach erfolgreicher Bluetooth-Verbindung mit der App leuchtet die LED konstant blau. Ab jetzt funktionierte das BLE-BT-TNC bereits enwandfrei und empfangenen Stationen wurden in aprs.fi iOS auf der Karte dargestellt und die in der App konfigurierte eigene Positionsbake von dem TH-D74 ausgesendet. Die Versorgung des TinyPICO kann zwar grundsätzlich aus einer Powerbank erfolgen, ich habe mir jedoch einen 3,7 V Li-Po Akkumulator besorgt der sich an dem TinyPICO anschließen und über diesen auch wieder aufladen lässt. Hier bitte unbedingt die Polung der Anschlüsse des Li-Po beachten!

Der TinyPICO ESP32 mit 3.7 V Li-Po Akkumulator ist sehr handlich

Was mich beim Einsatz störte ist, dass die LED auf dem TinyPICO permanent in voller Helligkeit leuchtet und damit unnötig Strom verbaucht. Nach einem Blick in den übersichtlichen Quellcode und eigener Modifikation war es mir aber erfolgreich möglich, sowohl die Helligkeit der LED zu reduzieren, als auch eingehenden und ausgehende Datenpakete durch ein kurzes Aufblinken der LED in orange bzw. rot zu signalisieren.

In der aprs.fi App störte mich zudem, dass hier immer sowohl die über das Internet als auch die lokal empfangenen APRS Stationen angezeigt werden. Um nur letztere anzuzeigen haben ich in den App Berechtigungen die mobilen Daten für aprs.fi iOS deaktiviert.

Fazit und Ausblick

Das BLE-BT-TNC ermöglicht die Bluetooth-Kommunikation zwischen dem TH-D74 und dem iPhone/iPad. Neben der hier gezeigten Anwendung sind viele weitere denkbar. Die erforderliche Hardware ist relativ günstig zu beschaffen und das Aufspielen der Firmware gestaltet sich über die Arduino IDE einfach. Die Firmware ist aktuell noch recht rudimentär, ambitionierte Hobby-Programmierer können diese jedoch beliebig erweitern.

Bei meinen Experimenten kamen mir die folgenden Ideen für mögliche Erweiterungen und Experimente:

  • Testen weiterer APRS Apps mit Bluetooth-Schnittstelle unter iOS
  • Weitere und günstigere ESP32 Boards auf Kompatibilität testen, die sowohl BLE and auch klassisches Bluetooth an Board haben und sich überall beschaffen lassen
  • Umwandlung von Rohdaten in KISS Datenpakete in der Firmware des BLE-BT-TNC, damit das TH-D74 im Standalone APRS Modus betrieben werden und damit intelligent bleiben kann, die APRS Pakete aber zusätzlich auf einer Karte dargestellt werden können
  • Neue Firmware für den Einsatz des TH-D74 als standalone Digipeater, ggf. mit iGate-Funktion via WLAN

Habt ihr weitere Ideen, was man mit diesem kleinen BLE-BT-TNC in Verbindung mit dem TH-D74 anstellen könnte? Kennt ihr weitere APRS iOS-Apps die man damit testen sollte? Oder habt ihr Interesse, an der Firmware für einen Digipeater mitzuwirken? Falls ja, lasst es uns gerne in den Kommentare zu diesem Beitrag wissen.

Team DL-Nordwest, Stephan 9V1LH/DG1BGS

Neuigkeiten zum MMDVM-Projekt und MMDVM-TNC

MMDVM steht für “Multi-Mode Digital Voice Modem” und wurde von Jonathan Taylor G4KLX entwickelt. Es handelt sich dabei um eine Firmware und Software, die verschiedene digitale Kommunikationsmodi wie DMR, D-STAR, C4FM, NXDN, P25, POCSAG und weitere aber seit kurzem auch APRS (AX.25) und sogar analoges FM ermöglicht. Laut Brandmeister basieren heute mehr als 80% aller eingeloggten System (Repeater und Hotspots) auf MMDVM. Durch Pi-Star wurde dessen Verwendung sehr vereinfacht und blieb damit nicht nur Linux-Spezialisten vorbehalten.

Auch wenn MMDVM bereits auf gut 18.000 Systemen (Stand November 2023) betrieben wird, gibt es jedoch noch einige bekannte Probleme im Quellcode, die korrigiert oder optimiert werden sollten. Jonathan G4KLX war jedoch nicht dazu bereit, noch mehr seiner Freizeit kostenlos für das Projekt zu opfern. Vor allem, da sehr viele Einzelpersonen aber auch Unternehmen sehr viel Geld mit dem Verkauf von MMDVM-Hardware verdienen, die seine kostenlose Firm- und Software verwenden.

Seit kurzem tut sich jedoch wieder etwas auf seiner Github-Seite. Laut mmdvm.com hat das MMDVM Projektteam vom ARDC* eine Förderung erhalten die es ermöglicht, Jonathan als Programmierer in Vollzeit zu beschäftigen. Folgendes soll umgesetzt werden:

  • Beseitigung von bekannten Fehlern
  • Verbesserung des Kernmoduls der MMDVMHost-Software für alle digitalen Modi und der Schnittstelle zu externen Anzeigen
  • Unterstützung von Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) um die Kommunikation zwischen verschiedenen Instanzen (Programme, Webseiten, Anzeigentreiber, APRS) zu Optimieren (s. auch nächster Punkt)
  • Webbasierte Konfiguration und Überwachung eines MMDVM-Systems (via MQTT)
  • Benutzerschnittstelle für portable Endgeräte
  • Hinzufügen von KISS/AX.25 Packet Unterstützung sowie höhere Datenraten für bestehende MMDVM-Systeme (bereits implementiert)
  • Portierung der Firmware zur Unterstützung modernerer Mikroprozessor-Architekturen
  • Unterstützung weiterer digitaler Kommunikationsmodi (M17 bereits implementiert)

Die Änderungen und Neuerungen dürften nach einiger Zeit auch in Pi-Star Einzug erhalten, so dass ihr diese nach einem Update ebenfalls nutzen könnt .Es sollen aber nicht nur bekannte Probleme behoben und bereits bestehende Funktionen erweitert werden, es wird auch an der Implementierung eines Datenmodus, dem s.g. MMDVM-TNC, gearbeitet.

MMDVM-TNC soll die digitale Modulation von DMR bzw. C4FM verwenden und eine Übertragung mit 9600 bps bei einer Bandbreite von 12,5 kHz ermöglichen. Es soll außerdem über eine für Daten optimierte ILSP FEC (Improved Layer 2 Protokoll Forward Error Correction) verfügen, die den Datentransfer robuster macht. Später sollen auch höhere Datenraten (19k2 bzw. 38k4 bps. bei 20 bzw. 25 kHz Bandbreite möglich sein.

Wir werden euch hier auf dl-nordwest.com über die Entwicklungen weiterhin auf dem Laufenden halten.

*Die ARDC (Amateur Radio Digital Communications) ist eine Organisation, die Geldmittel aus dem Verkauf des IP-Adressblocks 44.192.0.0/10 an den Onlinehandel-Riesen Amazon erhalten hat. Mit diesen Mitteln fördert die ARDC Projekte und Initiativen, die die Amateurfunk-Community, digitale Kommunikation und zugehörige Technologien unterstützen und weiterentwickeln. Bei den “ARDC Grants” handelt es sich um finanzielle Zuschüsse, die an Einzelpersonen, Gruppen oder Organisationen vergeben werden, um entsprechende Projekte oder Forschungen in diesen Bereichen zu fördern.

Team DL-Nordwest, Stephan 9V1LH/DG1BGS