AIOC – Der Wunderadapter für Handfunkgeräte – Teil 1 (Einführung und Bestellung)

Wir stellen euch das “Alles-in-einem-Kabel” für Handfunkgeräte vor und führen euch Schritt-für-Schritt durch den Bestellprozess.

Wer sein (Hand)Funkgerät neben der reinen Sprachübertragung auch für digitale Betriebsarten wie APRS und SSTV einsetzen möchte, kommt nicht umhin, sein Funkgerät mit einem PC zu verbinden. Waren früher für jede digitale Betriebsart noch Modems (oder TNC s) notwendig, die als Übersetzer der auf Funk empfangenen Signale, dessen Demodulierung und Umwandlung in vom Computer lesbare Datenbits arbeiteten, so kann dieses heute, dank leistungsstarker Prozessoren und hochauflösender Soundkarten, mit Software erfolgen.

APRS Fill-in Digipeater mit Taxifunke ASCOM und TNC 2

Soundkarten unterscheiden sich im Hinblick auf ihren Funktionsumfang. Es gibt sie jeweils mit oder ohne …

  • Potentiometer für Lautstärkeeinstellung für Ein- und Ausgang
  • galvanische Trennung (zwischen Funkgerät und Computer)
  • GPIO, z.B. für PTT-Steuerung und SQL/COR Auswertung
  • CAT-Steuerung
  • Programmierschnittstelle für das Funkgerät
Eines von unzähligen Angeboten: digirig Mobile, Soundkarte und CAT-Steuerung in einem

Mittlerweile ist das Angebot an, auch speziell für den Amateurfunk entwickelten, Soundkarten riesig und unüberschaubar. In diesem Beitrag wollen wir euch ein Projekt vorstellen, dass aus der Masse heraussticht.

Beim AIOC, Ham Radio “All-in-one-Cable”, von Simon Küppers, handelt es sich um einen kleinen Adapter mit USB Typ C-Anschluss. Auf einer kleinen Platine werden sowohl eine Soundkarte, eine Programmierschnittstelle und eine PTT-Steuerung vereint. Die Notwendigkeit und das Umstecken mehrerer verschiedener Kabel zur Programmierung und für den Digitalmode-Betrieb gehört damit der Vergangenheit an. Und das Besondere: Der Adapter lässt sich direkt an Handfunkgeräte mit Kenwood-Norm anstecken.

SMD-bestückte AIOC Platine: Die Klinkenstecker werden nachträglich selbst angelötet

Zu den sonstigen Merkmalen zählen:

  • Offene Quelle (Open-Source) von Hard- und Software, damit erweiter- bzw. änderbar
  • Besonders Günstig, vom Funktionsumfang aber vergleichbar mit Digirig Mobile
  • Unterstützung von Handfunkgeräten mit Dual-PTT (getrennter PTT für Band A und B)
  • Durch direktes Anlöten von NF-Kabeln auch für andere Hand- oder Mobilfunkgeräte oder Feststationen geeignet
  • Basiert auf Mikroprozessor STM32F302 mit integriertem Analog-Digital (ADC) und Digital-Analog Konverter (DAC)

Beim Schreiben dieses Artikels liegt AIOC in Hardware-Version 1.0 vor.

Screenshot von github.com

AIOC auf Github

Bestellvorgang Schritt-für-Schritt

Jetzt möchtet ihr natürlich gerne wissen, wo ihr einen solchen Adapter kaufen könnt. AIOC werden teilweise von Privatpersonen auf den bekannten Handelsplattformen angeboten. Dieses bietet sich vor allem dann an, wenn man nur einen einzigen Adapter zum Experimentieren haben möchte. Am günstigsten ist es jedoch, wenn ihr euch mit mehreren OM s, z.B. in eurem OV, zusammen tut, und den Adapter direkt selbst beim Leiterplattenhersteller und Bestücker in Auftrag gebt. Wir beschreiben euch im Folgenden Schritt-für-Schritt, wie das funktioniert:

  1. Zunächst geht ihr auf die Webseite https://github.com/skuep/AIOC/tree/master und ladet euch von hier die Fertigungsdateien herunter. Diese entpackt ihr dann auf eurem PC.
  1. Als nächstes ruft ihr die Webseite JLCPCB auf und legt euch dort einen Benutzeraccount an, falls noch nicht geschehen. Aktuell bietet die Seite leider nur die Auswahl zwischen Englisch und Mandarin Chinesisch. Ihr könnt euch die Webseite aber z.B. von Google auf Deutsch übersetzen lassen! Hier gehen wir auf Add gerber file und wählen die Datei GERBER-k1-aioc.zip aus dem entpackten Unterverzeichnis ..\AIOC-master\kicad\k1-aioc\jlcpcb\production_files.
  1. Nachdem die Gerber-Datei erfolgreich hochgeladen wurde, konfiguriert ihr die Leiterplatte. Neben der von euch gewünschten Stückzahl, als Vielfaches von 5, ist es wichtig, dass ihr die Leiterplattendicke auf 1,2 mm ändert, damit sich die Klinkenstecker später beim Bestücken gut anlöten lassen. Außerdem könnt ihr noch die Farbe des Lötstopplacks gemäß eurer Vorliebe wählen. In unserem Beispiel wählen wir die Farbe blau.
  1. Als nächstes Konfigurieren wir die Bestückung: Edge Rails/Fiducials stellen wir auf Added by JLCPCB. Dadurch wird die Leiterplatte durch seitliche Vergrößerung und Hinzufügen von Referenzmarken so angepasst, dass sie sich später automatisiert bestücken lässt.
  1. Nach Betätigung von Confirm können wir uns zunächst die Ober- und Unterseite der unbestückten Leiterplatte ansehen.
  1. Im Reiter Bill of Materials wählen wir unter Add BOM File die Datei BOM-k1-aioc.csv und unter Add CPL File die Datei CPL-k1-aioc.csv, jeweils wieder aus dem Unterordner ..\AIOC-master\kicad\k1-aioc\jlcpcb\production_files. Zur Bestätigung drücken wir auf Process BOM & CPL.
  1. Jetzt erscheint eine Fehlermeldung über fehlende Bezeichner H1 und H2 in der BOM-Liste und J2, D3, D4 und R17 in der CPL-Datei. Die Fehlermeldung können wir ignorieren. Hintergrund: Bei H1 und H2 handelt es sich um Bohrungen, hier gibt es also nichts zu Bestücken. R17 wird ebenfalls nicht bestückt, da er nur für Funkgeräte mit Dual-PTT benötigt wird. Die LED’s D3 (grün) und D4 (rot) liegen auf der Unterseite der Leiterplatte und stellen eine Alternative zu D1 und D2 auf der Oberseite dar. Wie im Titelbild zu erkennen ist, ist uns die Unterseite der Leiterplatte zugewandt. Daher kann es Sinn ergeben, die TX und RX-LED’s nachträglich statt auf der Oberseite lieber auf der Unterseite zu bestücken.
  1. Nach Betätigung von Next könnt ihr euch nun die bestückte Leiterplatte in 2D und 3D ansehen. In unsrem Fall wird nur die Oberseite der Leiterplatte bestückt. An dieser Stelle empfehlen wir, dass ihr euch noch einmal die Zeit nehmt um zu prüfen, ob alle Bauteile vorhanden sind und richtig platziert wurden. Sieht alles gut aus dann weiter mit Next.
  1. Im abschließenden Schritt des Leiterplattenbestückungs-Konfigurators könnt ihr noch wählen, wie schnell die Leiterplatte bestückt werden soll. Der Standard sind 2-3 Werktage. Mit einem Aufpreis von etwa 44 Euro sind aber auch 1-2 Werktage möglich.
  1. Unter Product Description müssen wir jetzt noch angeben, um was für eine Anwendung es sich handelt. Dieses ist später für den Import bzw. der Berechnung der Zollgebühren wichtig. Hier wählen wir Research\Education\DIY\Entertainment > DIY – HS Code 902300. Mit Save to Cart könnt ihr die bestückte Leiterplatte jetzt in euren Warenkorb legen.
  1. Im Warenkorb erhalten wir nun die Möglichkeit die finale Stückzahl zu ändern und die Bestellung in Auftrag zu geben. Jetzt könnt ihr die Bestellung absenden.

Wir haben die Soundkarten bei JLCPCB bestellt. Nach Eingang berichten wir euch dann im zweiten Teil des Beitrages, wie ihr die Firmware auf das AIOC flashen und die Klinkenstecker auflöten könnt.

Habt ihr Fragen zum AIOC oder habt ihr es eventuell sogar schon im Einsatz? Wenn ja, mit welchem Funkgerät und für welche Anwendungen nutzt ihr es? Schreibt es uns gerne in die Kommentare unter diesem Beitrag oder diskutiert es mit uns in unserer Telegram- und oder WhatsApp-Gruppe.

Team DL-Nordwest, Stephan 9V1LH/(9M2/)DG1BGS


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Himbeere oder lieber Orange?

Der Einplatinencomputer Orange Pi Zero LTS (OPi0) stellt sich vor

In zahlreichen Amateurfunkprojekten kommen heute s.g. Einplatinencomputer, zu Englisch Single-Board Computer oder kurz SBC, zum Einsatz. Als wichtigster Vertreter ist hier der, mittlerweile in der 4. Generation vorliegende, Raspberry Pi der Raspberry Pi Foundation zu nennen. Dessen erste Generation erblickte bereits 2014 das Licht der Welt. Sein Betriebssystem Raspberry Pi OS, bzw. früher Raspbian, basiert auf der Linux Distribution Debian und wurde speziell für die Verwendung des im Raspberry Pi verwendeten ARM-Prozessors optimiert. Es existieren aber auch andere Betriebssysteme für den Raspberry Pi. Seinen Erfolg verdankt der Raspberry Pi u.a. der weltweiten Verfügbarkeit, seinem geringen Preis von hierzulande damals nur um die 35 Euro und des Angebotes an unzähligen und aufsteckbaren Hardware-Erweiterungen. In der noch bis vor kurzem anhaltenden Chipkriese war der Raspberry Pi jedoch entweder nur schwer und wenn dann zu horrenden Preisen zu bekommen.

Es soll an dieser Stelle auch nicht unerwähnt bleiben, dass es lange vor dem Raspberry Pi schon andere SBC gab, wie z.B. den SheevaPlug. Dieser fand ebenfalls in diversen Amateurfunk-Projekten seinen Einsatz, z.B. als APRS iGate.

Wie ein Steckernetzteil steckt der SBC SheevaPlug direkt in der Steckdose, hier konfiguriert als APRS4r-Gateway

Aber muss es für jedes Projekt wirklich immer ein Raspberry Pi sein? Wir meinen Nein! Nach dem weltweiten Erfolg des Raspberry Pi kamen viele weitere SBC auf den Markt, u.a. das BeagleBoard, Cubieboard, PandaBoard, der Lattepanda, Banana Pi, Orange Pi und viele mehr. Diese unterscheiden sich hauptsächlich in den verwendeten Prozessoren, ihrer Leistungsfähigkeit, den zur Verfügung stehenden Schnittstellen und dem Preis. Möchte man jetzt zum Beispiel seinen Kurzwellen-Transceiver für Digi-Modes erweitern so wäre es wünschenswert, nicht nur die Software direkt auf dem SBC laufen zu lassen, sondern auch gleich dessen Soundkarte und mit ein wenig Zusatzbeschaltung auch dessen serielle Schnittstelle für die CAT-Steuerung nutzen zu können. Ähnliches gilt, möchte man sich z.B. einen analogen Hotspot für Sprechfunk- oder APRS-Betrieb bauen, nur das hier oft noch weniger Prozessorressourcen benötigt werden. Viele SBC wie auch der Raspberry Pi verfügen nicht über den benötigten Mikrofon-Eingang, so dass man entweder zusätzlich noch eine externe USB-Soundkarte anschließen muss oder aber eine Aufsteckplatine verwenden muss, die eine Soundkarte über den zur Verfügung stehenden I²S-Bus anbindet.

Der Orange Pi Zero (LTS) hingegen bietet nicht nur einen Mikrofon-Eingang sondern bei Bedarf auch die Stromversorgung für ein Kondensatormikrofon. Stereo Line-Ausgänge sowie zwei weitere USB2.0-Ports, drei serielle Schnittstellen sowie ein I²C und SPI-Bus stehen ebenfalls über Steckerleisten zur Verfügung.

Pinbelegung der Steckerleisten des Orange Pi Zero (LTS), Quelle: oshlab.com

Die Standard-Version des Orange Pi Zero (LTS) besitzt lediglich 256 MB Ram, eine Version mit 512 MB Ram ist aber ebenfalls erhältlich (beim Kauf unbedingt auf die richtige Version achten). Als Betriebssystem kann man auf der offiziellen Webseite zwischen Ubuntu, Debian oder Android wählen. Ich selbst bevorzuge Armbian, welches besonders schlank und damit für die Verwendung auf dem OPi0 bestens geeignet ist.

Orange Pi Zero LTS, Quelle: www.orangepi.org

Fazit: Der Orange Pi Zero (LTS) kann eine interessante Alternative zum oft verwenden Raspberry Pi darstellen, besonders wenn ein Projekt keine all-zu-großen Anforderungen an die CPU-Leistung stellt, aber dafür ein Mikrofon-Eingang benötigt wird. Der OPi0 ist zudem deutlich kleiner und etwas günstiger als andere SBC-Vertreter.

Bezugsquellen:

Wir werden euch hier in naher Zukunft einige Projekte vorstellen, die wir bereits mit einem Orange Pi Zero (LTS) realisiert haben. Solltet ihr diesen bereits auch schon im Einsatz haben oder ihr weitere Fragen oder Anmerkungen dazu haben, dann lasst es uns gerne in den Kommentaren zu diesem Beitrag wissen.

Team DL-Nordwest, Stephan 9V1LH/DG1BGS