HackerBox 0034: SubGHz: 15 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Bulan ini, HackerBox Hacker sedang menjajaki Software Defined Radio (SDR) dan komunikasi radio pada frekuensi di bawah 1GHz. Instruksi ini berisi informasi untuk memulai HackerBox #0034, yang dapat dibeli di sini selama persediaan masih ada. Juga, jika Anda ingin menerima HackerBox seperti ini langsung di kotak surat Anda setiap bulan, silakan berlangganan di HackerBoxes.com dan bergabunglah dengan revolusi!

Topik dan Tujuan Pembelajaran HackerBox 0034:

• Konfigurasi dan Penggunaan Penerima Radio SDR
• Operasi SDR Seluler
• Merakit Transceiver Sub-GHz CCStick
• Memprogram CCStick menggunakan Arduino ProMicros
• Merakit Pemancar dan Penerima Audio FM

HackerBoxes adalah layanan kotak berlangganan bulanan untuk elektronik DIY dan teknologi komputer. Kami adalah penghobi, pembuat, dan eksperimen. Kami adalah pemimpi mimpi. HACK PLANET!

Langkah 1: HackerBox 0034: Isi Kotak

• Penerima Radio (SDR) yang Ditentukan Perangkat Lunak USB
• Antena MCX untuk Penerima SDR
• Dua Papan Sirkuit Cetak CCStick
• Dua Transceiver CC1101 dengan Antena
• Dua Arduino ProMicros 3.3V 8MHz
• Kit Pemancar Audio FM
• Kit Penerima Audio FM
• Kabel MicroUSB
• Osilator Radio Eksklusif Pin "Hertz"

Beberapa hal lain yang akan membantu:

• Besi solder, solder, dan alat solder dasar
• Komputer untuk menjalankan perangkat lunak

Yang terpenting, Anda akan membutuhkan rasa petualangan, semangat DIY, dan rasa ingin tahu peretas. Elektronik Hardcore DIY bukanlah pengejaran yang sepele, dan HackerBox tidak dipermudah. Tujuannya adalah kemajuan, bukan kesempurnaan. Ketika Anda bertahan dan menikmati petualangan, banyak kepuasan dapat diperoleh dari mempelajari teknologi baru dan semoga beberapa proyek berhasil. Kami menyarankan untuk mengambil setiap langkah secara perlahan, memperhatikan detailnya, dan jangan takut untuk meminta bantuan.

Ada banyak informasi untuk anggota saat ini, dan calon, di FAQ HackerBoxes.

Langkah 2: Selamat datang di Radio Sub-GHz

Musik isyarat: Radio KAOS

Teknologi sub-GHz adalah pilihan ideal untuk aplikasi nirkabel yang membutuhkan jarak jauh dan konsumsi daya rendah. Transmisi pita sempit dapat mengirimkan data ke hub yang jauh, seringkali beberapa mil jauhnya, tanpa melompat dari node ke node. Kemampuan transmisi jarak jauh ini mengurangi kebutuhan akan beberapa BTS atau repeater yang mahal. Protokol sub-GHz yang dipatenkan memungkinkan pengembang untuk mengoptimalkan solusi nirkabel mereka untuk kebutuhan spesifik mereka alih-alih menyesuaikan diri dengan standar yang mungkin memberi batasan tambahan pada implementasi jaringan. Sementara banyak jaringan sub-GHz yang ada menggunakan protokol berpemilik, industri secara perlahan menambahkan sistem berbasis standar yang dapat dioperasikan. Misalnya, standar IEEE 802.15.4g mendapatkan popularitas di seluruh dunia dan diadopsi oleh berbagai aliansi industri seperti Wi-SUN dan ZigBee.

Beberapa frekuensi yang menarik untuk dijelajahi antara lain: 88-108 MHz FM BroadcastNOAA Weather RadioAir Traffic Control315 MHz Keyless Entry Fob (sebagian besar Mobil Amerika) 2m Ham Calling (SSB: 144.200 MHz, FM: 146,52 MHz)433 MHz ISM/IoT902-928 MHZ ISM/ IoT

Berbagai Skema Modulasi digunakan untuk berbagai jenis komunikasi radio pada frekuensi ini. Luangkan waktu beberapa menit untuk membiasakan diri dengan dasar-dasarnya.

Langkah 3: Penerima Software Defined Radio (SDR)

Komponen radio tradisional (seperti modulator, demodulator, dan tuner) diimplementasikan menggunakan kumpulan perangkat keras. Munculnya komputasi modern dan konverter analog-ke-digital (ADCs) memungkinkan sebagian besar komponen berbasis perangkat keras tradisional untuk diimplementasikan dalam perangkat lunak sebagai gantinya. Oleh karena itu, istilah radio didefinisikan perangkat lunak (SDR). SDR berbasis komputer memungkinkan penerapan penerima radio pita lebar yang murah.

RTL-SDR adalah dongle USB yang dapat digunakan sebagai penerima radio berbasis komputer untuk menerima sinyal radio langsung. Berbagai informasi tersedia secara online untuk bereksperimen dengan teknologi RTL-SDR termasuk panduan memulai cepat.

Langkah 4: Perangkat Keras Dongle USB RTL-SDR

RTL2832U adalah demodulator COFDM DVB-T berkinerja tinggi yang mendukung antarmuka USB 2.0. RTL2832U mendukung mode 2K atau 8K dengan bandwidth 6, 7, dan 8MHz. Parameter modulasi, misalnya, laju kode, dan interval penjaga, terdeteksi secara otomatis. RTL2832U mendukung tuner pada output IF (Intermediate Frequency, 36.125MHz), low-IF (4.57MHz), atau Zero-IF menggunakan kristal 28.8MHz, dan termasuk Dukungan Radio FM/DAB/DAB+. Tertanam dengan ADC (Konverter Analog-ke-Digital) canggih, RTL2832U memiliki stabilitas tinggi dalam penerimaan portabel. Tuner Digital R820T2 mendukung pengoperasian dalam rentang 24 – 1766 MHz.

Perhatikan bahwa dongle SDR memiliki input RF koaksial MCX untuk dipasangkan dengan antena cambuk MCX yang disertakan. Karena banyak sumber sinyal dan antena umum menggunakan konektor koaksial SMA, Coupler MCX-SMA mungkin berguna.

Langkah 5: Perangkat Lunak SDR - Radio GNU

GNU Radio adalah toolkit pengembangan perangkat lunak sumber terbuka dan gratis yang menyediakan blok pemrosesan sinyal untuk mengimplementasikan radio perangkat lunak. Ini dapat digunakan dengan perangkat keras RF eksternal yang tersedia untuk membuat radio yang ditentukan perangkat lunak. GNU Radio banyak digunakan di lingkungan hobi, akademik, dan komersial untuk mendukung penelitian komunikasi nirkabel dan sistem radio dunia nyata.

Ada banyak rasa dan implementasi dari GNU Radio. GQRX adalah varian yang bagus untuk pengguna OSX dan Linux.

Langkah 6: SDR Seluler

SDR Touch dapat mengubah ponsel atau tablet Anda menjadi pemindai radio yang terjangkau dan portabel yang ditentukan oleh perangkat lunak. Dengarkan siaran langsung stasiun radio FM, laporan cuaca, polisi, pemadam kebakaran dan stasiun darurat, lalu lintas taksi, komunikasi pesawat, audio siaran TV analog, amatir radio HAM, siaran digital, dan banyak lagi.

Kabel atau adaptor USB saat bepergian (OTG) diperlukan untuk menghubungkan dongle USB SDR ke perangkat seluler. Kabel OTG dengan port daya tambahan (tambahan) mungkin diperlukan untuk memberi daya pada dongle. Port daya tambahan mungkin merupakan ide yang bagus, karena aplikasi seperti SDR Touch cenderung menguras baterai perangkat seluler dengan cepat.

Langkah 7: Kit Pemancar Mikrofon

Kit solder ini adalah pemancar audio modulasi frekuensi tiga transistor (FM) sederhana. Ini beroperasi pada rentang frekuensi 80MHz-108MHz yang dialokasikan untuk radio siaran FM. Tegangan kerja pemancar adalah 1.5V-9V dan akan mentransmisikan lebih dari 100 meter tergantung pada daya yang dipasok, konfigurasi antena, penyetelan, dan faktor elektromagnetik sekitar.

Isi Paket:

• PCB
• SATU Panci Pemangkas 500KOhm
• DUA Transistor NPN 9018
• SATU NPN 9014 Transistor
• SATU 4.5 putaran Induktor (4T5)
• DUA 5,5 putaran Induktor (5T5)
• SATU Mikrofon Electret
• SATU 1M Resistor (CoklatHitamHijau)
• DUA Resistor 22K (MerahMerah Oranye)
• EMPAT Resistor 33ohm (OranyeOrangeHitam)
• TIGA Resistor 2.2K (2K2) (MerahMerahMerah)
• SATU 33uF Tutup Elektrolit
• EMPAT Kapasitor Keramik 30pF “30”
• EMPAT Kapasitor Keramik 100nF “104”
• SATU 10nF Kapasitor Keramik “103”
• DUA Kapasitor Keramik 680pF “681”
• DUA Kapasitor Keramik 10pF “10”
• Kawat Antena
• Klip Baterai 9V
• Pin Header (pecah menjadi 2 dan 3 pin)

Perhatikan bahwa tiga transistor, mikrofon, dan satu kapasitor elektrolitik harus diorientasikan seperti yang ditunjukkan pada layar sutra PCB. Induktor dan kapasitor keramik tidak terpolarisasi. Meskipun nilai dan tipe tidak dapat dipertukarkan, masing-masing dapat disisipkan dalam salah satu orientasi.

Jika Anda baru mengenal penyolderan: Ada banyak panduan hebat dan video online tentang penyolderan. Berikut adalah salah satu contoh. Jika Anda merasa membutuhkan bantuan tambahan, coba cari grup pembuat lokal atau ruang peretas di wilayah Anda. Juga, klub radio amatir selalu merupakan sumber pengalaman elektronik yang sangat baik.

Langkah 8: Desain Kit Pemancar Mikrofon

Sinyal audio input dapat dikumpulkan oleh mikrofon electret onboard atau disediakan dari sumber listrik lain ke pin header input. Kabel mikrofon dapat diperpanjang menggunakan kabel atau kabel yang dipotong dari komponen lain untuk memungkinkan koneksi ke PCB. Kabel mikrofon yang terhubung ke rumah luar mikrofon adalah kabel negatif seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Pada transistor Q1, Modulasi Frekuensi dicapai ketika frekuensi osilator pembawa diubah oleh sinyal audio. Potensiometer pemangkas dapat digunakan untuk menyesuaikan redaman input sinyal audio. Sinyal audio digabungkan ke basis transistor Q1 melalui C2.

Transistor Q2 (bersama dengan R7, R8, C4, C5, L1, C8, dan C7) menyediakan osilator frekuensi tinggi. C8 adalah kapasitor umpan balik. C7 adalah kapasitor pemblokiran DC. C5 dan L1 menyediakan tangki resonansi untuk osilator. Mengubah nilai C5 dan/atau L1 akan mengubah frekuensi pancar. Setelah perakitan awal, frekuensi transmisi default akan menjadi sekitar 83MHz. Perlahan-lahan menyebarkan putaran kumparan L1 sedikit akan mengubah nilai induktor L1 dan menggeser frekuensi transmisi yang sesuai. Menjaga frekuensi di sekitar 88MHz-108MHz akan memungkinkan sinyal diterima menggunakan radio FM apa pun, termasuk penerima SDR.

Transistor Q3 (bersama dengan R9, R10, L2, C10, dan C1) membentuk rangkaian penguat daya frekuensi tinggi. Sinyal termodulasi digabungkan ke rangkaian penguat melalui kapasitor C6. C10 dan L2 membentuk tangki penyetelan amplifikasi. Daya keluaran maksimum dicapai ketika loop amplifikasi C10 dan L2 disetel ke frekuensi yang sama dengan loop osilator pembawa C5 dan L1.

Akhirnya, C12 dan L3 menyediakan turing antena di mana sinyal yang diperkuat didorong ke antena kawat untuk transmisi sebagai gelombang elektromagnetik frekuensi radio.

Langkah 9: Kit Penerima Modulasi Frekuensi (FM)

Kit penerima FM ini didasarkan pada chip HEX3653, yang merupakan Demodulator FM yang sangat terintegrasi.

Paket termasuk:

• PCB
• U1 HEX3653 Chip SMD 16pin
• Q1 SS8050 NPN Transistor
• L1 Induktor 100uH
• Kristal Y1 32.768KHz
• Resistor R1, R2, R3, R4 10KOhm
• C1, C2 Kapasitor Elektrolit 100uF
• C3, C5 Kapasitor Keramik (104) 0.1uF
• Kapasitor Keramik C4 (33) 33pF
• Dioda D1, D2 1N4148
• LED kuning
• Jack Telepon Audio 3.5mm
• Header Empat Pin dengan Jumper
• Lima Tombol Tekan Sesaat
• Dudukan Baterai AA Ganda

Chip penerima HEX3653 beroperasi pada rentang frekuensi 76MHz-108MHz, yang dialokasikan untuk radio siaran FM.

Kit ini mencakup lima tombol:

• Penyetelan frekuensi (SEEK +, SEEK-)
• Kontrol volume (VOL +, VOL-)
• Daya (PW)

Sirkuit ini memiliki tegangan kerja 1,8-3,6V, yang dengan mudah disuplai oleh dua sel 1,5V.

Langkah 10: Desain Kit Penerima FM HEX3653

Ada dua opsi untuk input antena.

Kawat dapat dipasang ke bantalan "A" pada PCB atau pelindung kabel headphone dapat berfungsi sebagai antena.

Header empat pin berfungsi sebagai sakelar antena (berlabel ASW). Penempatan jumper korslet pada ASW memilih antara dua input antena. Korslet pin 1 dan 2 mengarahkan sinyal "A" antena eksternal ke pin empat chip HEX3653. Atau, korslet pin 2 dan 3 merutekan pin pelindung jack headphone ke pin empat chip HEX3653.

Pin empat dari chip HEX3653 adalah input frekuensi radio (RF) ke chip penerima. Sinyal RF yang dipilih terlebih dahulu melewati L1 dan C4 yang bertindak sebagai filter. Kemudian dua dioda kliping digunakan untuk membatasi tegangan input yang berlebihan.

Header lima pin (berlabel B) memungkinkan modul penerima diintegrasikan ke dalam sistem lain. Ada dua pin untuk input catu daya (+V, ground) dan tiga untuk output audio (kanan, kiri, ground).

Langkah 11: Merakit Kit Penerima FM HEX3653

Tiga kapasitor keramik dan kristal dan tidak terpolarisasi dan dapat dimasukkan dalam orientasi apa pun. Mereka tidak dapat dipertukarkan, tetapi masing-masing dapat diputar dalam orientasinya. Semua komponen lainnya harus dipasang sesuai dengan orientasi yang ditunjukkan pada sablon PCB. Seperti biasa, yang terbaik adalah memulai dengan chip SMD, dan kemudian pindah ke komponen terkecil/terpendek yang bekerja dari bagian tengah PCB ke arah tepi. Pasang header, jack audio, dan dudukan baterai terakhir.

Langkah 12: CCStick

CCStick adalah modul transceiver radio sub-GHz Texas Instruments CC1101 yang digabungkan ke Arduino ProMicro. Dua kit CCStick disertakan dalam HackerBox #0034 untuk digunakan sebagai dua titik akhir dari tautan komunikasi atau dalam beberapa konfigurasi komunikasi lainnya.

Texas Instruments CC1101 (lembar data) adalah transceiver sub-GHz berbiaya rendah yang dirancang untuk aplikasi nirkabel berdaya sangat rendah. Sirkuit ini terutama ditujukan untuk pita frekuensi Industri, Ilmiah, dan Medis (ISM) dan Perangkat Jarak Pendek (SRD) pada 315, 433, 868, dan 915 MHz, tetapi dapat dengan mudah diprogram untuk pengoperasian pada frekuensi lain di 300- 348 MHz, 387-464 MHz dan 779-928 MHz band. Transceiver RF terintegrasi dengan modem pita dasar yang sangat dapat dikonfigurasi. Modem ini mendukung berbagai format modulasi dan memiliki kecepatan data yang dapat dikonfigurasi hingga 600 kbps.

Langkah 13: Arduino ProMicro 3.3V 8MHz

Arduino ProMicro didasarkan pada mikrokontroler ATmega32U4 yang memiliki antarmuka USB bawaan. Ini berarti tidak ada FTDI, PL2303, CH340, atau chip lain yang bertindak sebagai perantara antara komputer Anda dan mikrokontroler Arduino.

Kami menyarankan untuk menguji Pro Micro terlebih dahulu tanpa menyolder pin ke tempatnya. Anda dapat melakukan konfigurasi dan pengujian dasar tanpa menggunakan pin header. Juga, menunda penyolderan pada modul memberikan satu variabel lebih sedikit untuk di-debug jika Anda mengalami komplikasi.

Jika Anda belum menginstal Arduino IDE di komputer Anda, mulailah dengan mengunduh formulir IDE arduino.cc. PERINGATAN: Pastikan untuk memilih versi 3.3V di bawah alat > prosesor sebelum memprogram Pro Micro. Memiliki set untuk 5V ini akan berfungsi sekali dan kemudian perangkat akan tampak tidak pernah terhubung ke PC Anda sampai Anda mengikuti instruksi "Reset to Bootloader" dalam panduan yang dibahas di bawah ini, yang mungkin sedikit rumit.

Sparkfun memiliki Panduan Hookup Mikro Pro yang hebat. Panduan Hookup memiliki gambaran rinci tentang papan Pro Micro dan kemudian bagian untuk "Menginstal: Windows" dan bagian untuk "Menginstal: Mac & Linux." Ikuti petunjuk dalam versi yang sesuai dari petunjuk instalasi tersebut agar Arduino IDE Anda dikonfigurasi untuk mendukung Pro Micro. Kami biasanya mulai bekerja dengan papan Arduino dengan memuat dan/atau memodifikasi sketsa Blink standar. Namun, Pro Micro tidak menyertakan LED biasa pada pin 13. Untungnya, kami dapat mengontrol LED RX/TX dan Sparkfun telah menyediakan sketsa kecil yang rapi untuk menunjukkan caranya. Ini ada di bagian Panduan Hookup berjudul, "Contoh 1: Blinkies!" Pastikan Anda dapat mengkompilasi dan mengunduh Blinkies ini! contoh sebelum melanjutkan.

Langkah 14: Desain dan Pengoperasian CCStick

Modul CC1101 dan Arduino ProMicro dimasukkan ke sisi silkscreen dari PCB CCStick. Dengan kata lain, dua modul yang lebih kecil berada di sisi PCB merah yang bercat putih dan pinnya mencuat dari sisi yang tidak bercat putih. Cat putih disebut sablon PCB.

Jejak di PCB merah menghubungkan Modul CC1101 dan Arduino ProMicro seperti:

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)

Awal yang cepat untuk CC1101 adalah dengan menggunakan perpustakaan dari Elechouse. Unduh perpustakaan dengan mengklik tautan "dapatkan kode" di halaman itu.

Buat folder untuk CC1101 di folder Perpustakaan Arduino Anda. Tempatkan dua file ELECHOUSE_CC1101 (.cpp dan.h) ke dalam folder itu. Buat juga folder contoh di dalam folder itu dan letakkan tiga folder demo/contoh di sana.

Perbarui definisi pin dalam file ELECHOUSE_CC1101.h seperti:

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

Kemudian letakkan file contoh CC1101_RX pada satu CCStick dan file contoh CC1101_TX pada CCStick kedua.

Ada sejumlah sumber daya dan proyek menarik lainnya untuk transceiver CC1101 termasuk contoh berikut:

TomXue Arduino CC1101 Perpustakaan ArduinoSmartRF StudioElectrodragon CC1101 ProjectCUL ProjectCCManager ProjectDIY nanoCULLain Penyiapan Mikrokontroler CC1101

CATATAN TENTANG MENGGUNAKAN INTERRUPT:

Untuk mengambil contoh sketsa contoh Elechouse CC1101_RXinterrupt, sambungkan dua pin Arduino ProMicro di sisi bawah PCB CCStick. Ini adalah pin 7 dan 19 (A1) yang menghubungkan sinyal GDO0 transceiver ke pin 7 mikrokontroler, yang merupakan salah satu pin interupsi eksternal. Selanjutnya, perbarui salah satu baris definisi pin yang dibahas di atas menjadi "#define GDO0 7 //and 19" karena GDO0 sekarang dilompati dari pin 19 ke pin 7. Selanjutnya, dalam file interupt CC1101_RX, temukan fungsi pemanggilan baris attachInterrupt() dan ubah parameter pertama (nomor interupsi) dari "0" menjadi "4". Ini dilakukan karena pin 7 dari ProMicro dikaitkan dengan interupsi #4.

Langkah 15: HACK PLANET

Jika Anda menikmati Instruksi ini dan ingin memiliki kotak keren berisi proyek elektronik dan teknologi komputer yang dapat diretas di kotak surat Anda setiap bulan, silakan bergabung dengan revolusi dengan menjelajahi HackerBoxes.com dan berlangganan untuk menerima kotak kejutan bulanan kami.

Jangkau dan bagikan kesuksesan Anda di komentar di bawah atau di Halaman Facebook HackerBoxes. Tentu saja beri tahu kami jika Anda memiliki pertanyaan atau butuh bantuan dengan apa pun. Terima kasih telah menjadi bagian dari HackerBox!