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Funkmodem

Für ein Differential GPS Projekt an der Uni habe ich ein Funkmodem entwickelt. Angewendet werden wurde dieses Projektes zur Übermittelung von GPS- und weitere Daten zwischen einer Bodenstation und Luftfahrzeugen. Ziel war es, dass sich Luftfahrzeuge beim Einflug in den Zuständigkeitsbereich einer Bodenstation automatisch bei dieser einloggten und auf Anfrage der Bodenstation ihre Koordinaten übermitteln. Die Bodenstation ihrerseits übermittelt auf Anfrage des Luftfahrzeuges die Korrekturdaten für das DGPS (differential GPS (global positioning system)) sowie die Positionsdaten anderer eingeloggter Luftfahrzeuge in der Umgebung des Flugweges. Das geplante System stellte 1997 ein kostengünstiges und sehr präzises Kollisionswarnsystem für die zivile Luftfahrt dar.

Für den Aufbau eines Versuchssystems wurde also eine Funkdatenübertragung mit einer Reichweite von mehr als 20km benötigt, die ein selbst spezifiziertes Funknetzwerk ermöglichte. Weiterhin mussten die Funkmodems für das Uni-Projekt erschwinglich sein. Da es keine derartiges Geräte gab wurde im Team beschlossen dass ich ein solches entwickeln und bauen würde.

Für Testzwecke wurden die Funkmodems mit CB-Geräten auf einem der beiden für Datenübertragung freigegebenen Kanälen betrieben. Bei positiven Versuchsverlauf war geplant, eine offizielle Frequenz zu beantragen.

Bei der Suche nach geeigneten Funkmodems bin ich auf Geräte wie z.B. das „CB-COM pocket radio“ gestoßen. Leider musste ich feststellen, dass diese Geräte gar keine richtigen Funkmodems sind, sondern nur Modulatoren, die 1 und 0 in hohe oder tiefe Töne wandeln. Das bedeutet, dass sich der PC komplett um die Aufbereitung und Übermittlung der Daten kümmern musste. Dieses Prinzip war für die geplante Anwendung nicht geeignet.

Das von mir entwickelte MR_TNC1 war ein echtes Funkmodem. Die Daten wurden per Parallelport vom PC an das Modem übergeben, das sich um alles weitere kümmert. (Für die jüngeren unter euch: Drucker hatten damals ihren eigenen Port, den sogenannten Parallelport ;-)

Die Hauptkomponenten des MR_TNC1 war ein Mikrokontroller (PIC16F876) sowie ein FX614 der Firma CML. Schaltung und PCB hatte ich mit Eagle Light erstellt.

Mechanisch ist der Aufbau derart gelöst, dass das Modem direkt an den Parallelport gesteckt werden kann. Ein Westernstecker verbindet das Modem mit dem Funkgerät und der Stromversorgung.

Wer das Modem nachbauen und noch ein bisschen sparen will, kann den PIC mit dem Quarztakt des FX614 versorgen, muss dann aber das neue Timing beachten!

Die Firmware des MR_TNC1 ist offengelegt und beinhaltet sämtliche Low-Level_Routinen sowie das gesamte Protokoll. Da die Firmware in „C“ geschrieben und kommentiert ist, sollte sie leicht lesbar sein.

Das PC-Test-Programm wurde DOS lauffähig geschrieben. Dies hat den einfachen Grund, dass wir in Tests möglichst viele Stationen betreiben wollten. Da wir einige ältere Laptops, aber nur wenige moderne Notebooks hatten, war dies ein sinnvoller Weg. Für meine Tests verwendete ich einen alten 8086 Laptop, der nicht einmal eine Festplatte hatte. Die Befehlsworte sind im File „definitions.c“ enthalten. Das File „LPT_pin_connection.c“ stellt die hardwaremäßige Verbindung zum Parallelport her. Im File „PIC_communication.c“ sind die Schreib- und Leseroutinen zum MR_TNC1 definiert. Das Programm demonstriert, wie das MR_TNC1 anzusteuern ist. Der in „C“ geschriebene Quelltext ist kommentiert.

Natürlich wird nicht jeder ein GPS basierendes Antikollisionssystem für Flugzeuge bauen wollen. Wer für nicht kommerzielle Zwecke ein Funkmodem entwickeln will, der kann die oben gegebene  Schaltung verwenden und mit eigener Firmware versehen. Da sämtliche hardwarenahen Funktionen gelöst und komplett im Firmware Quelltext abgelegt sind, kann man sich wirklich auf die zu implementierende Aufgabe konzentrieren.

Schaltung, PCB, Firmware, PC-Programm und Dokumentation dürfen für nichtkommerzielle Zwecke genutzt werden. Sollten diese Dateien, oder Teile davon an anderer Stelle veröffentlicht werden, so hat dies unter Angabe der Quelle zu erfolgen. Kurz: Eine kommerzielle Nutzung ist untersagt, Hobbybastler sind willkommen!

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die funkrechtlichen Bestimmungen und Gesetze des jeweiligen Landes einzuhalten sind! Ich übernehme keinerlei Verantwortung für Ereignisse oder Schäden, die im Zusammenhang mit dem Inhalt dieser Webpage oder dem Aufbau und Einsatz des MR_TNC1 stehen. Weitere Einzelheiten sind dem Disclaimer an Ende dieser Seite zu entnehmen.

 

 

  

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