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1 概述
初步定 APRS 方案
核心器件为： 1W VHF 模块 + GPS模块 + ATMEGA328
体积控制在一个18650电池的大小
外形验证可使用3D打印机
2 进度
- >> 2014/11/08 [EPRS] Arduino + VHF 模块，APRS消息终于发送成功（PC串口调整VHF模块参数到144.640），原型系统通过验证
- >> 2014/11/13 [EPRS] Arduino + VHF 模块 + GPS 模块，APRS消息发送成功，系统稳定
3 手记
3.1 VHF 模块
SQ: 静噪输出控制脚；有信号接收时，SQ = 0；无信号接收时，SQ = 1
VOX_DET：声控功能开启时，声控触发状态指示：0 表示声控讲话结束；1 为声控讲话中；在声控功能关闭时，发射状态指示：0 为接收状态；1 表示发射状态
AF_OUT：音频输出
MIC1(NC)：NC
PTT：发射/接收控制脚；悬空：接收；接地：发射
PD：模块睡眠使能脚，0 为睡眠状态；1 为工作状态；模块上电时，默认为SLEEP状态。 必须接高电平才能进入工作状态
H/L：RF发射功率功选择：接地为低功率0.5W，悬空为高功率1W
BAT：DC电源正极，3.3V ~ 5V
ANT：天线
RXD：串口接收口
TXD：串口发送口
MIC_IN：音频输入口，外接音频输入时，信号电平不要超过15mV
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设计考虑：
- SQ/AF_OUT/MIC1 悬空，H/L 悬空
- PD 直接接电源正极
- RXD/TXD 接MCU串口
- VOX_DET 用于发射状态灯指示
- PTT 外围得有开关三极管控制接地，三极管开关通过MCU的数字口控制
- MIC_IN 接MCU的输出模拟口，但得做衰减，将模拟音频的电平控制在15mV以内
3.1.1 串口协议
模块在上电工作后，如没有收到AT指令，其默认工作参数为：
GBW = 12.5KHz TFV = 140.050MHz RFV = 140.050MHz CTCSS = 01，(接收和发射) SQ = 3, 扰频关闭
另外，模块工作在数据通讯模式时，PTT脚不能接低电平
上电后，模块默认的串口配置为：9600bps 8N1 CTS/RTS
>> AT+DMOCONNECT << +DMOCONNECT:0 >> AT+DMOVERQ << +DMOVERQ:D150V1.0 # AT+DMOSETGROUP # AT+DMOSETGROUP=GBW，TFV，RFV，RXCXCSS，SQ,TXCXCSS >> AT+DMOSETGROUP=0,144.6400,144.6400,0,3,0 << +DMOSETGROUP:0
3.2 音频衰减
VHF 模块要求音频输入的幅度小于 15mV
而MCU 5V供电时，模拟口出的音频电平值最高在 648mV，因此他们之间需要做一个音频衰减，衰减量在 33dB 左右
3.3V 供电时，模拟口出的音频电平值最高在 320mV，因此他们之间需要做一个音频衰减，衰减量在 28dB 左右
此 L 型衰减电路，实际就是一个分压电路，实测尝试：
VIN = 3.8V 供电时，MCU 模拟口的最高电平为 3.3V；R2 为 0.5K 时，衰减后的最高电平为 84mV；R2 为 0.68K，则最高电平为 110mV
VIN = 5.0V 供电时，MCU 模拟口的最高电平为 5.0V；R2 为 0.5K 时，衰减后的最高电平为114mV；R2 为 0.68K，则最高电平为 148mV
注意：在 Arduino 板上，VIN 接的是稳压器件，最终输入给 MCU 的，设计上还是 5V 给电，虽然 VIN = 3.8V 时，其实际工作电压为 2.9V
理论上就是一个分压电路，实际测量，5V 供电时，PIN 脚的电压为 5V；3.8V 供电，PIN 脚电压为 3.4V，因此要保证衰减后的电平在 15mV 左右，则电路的衰减度为：
20*log10(5000/15) = 50.458 = 51 20*log10(3400/15) = 47.108 = 47
实际测量与计算一致：当 R1 为 22K，R2为 1K 时，L = 20*log10(22/1) = 27dB，衰减后的电平为原来的 1/22，3.8V 供电时，衰减为 154mV，3400/154 = 22，电容去耦再串个 1K，电平最大为 80mV
因此要达到 5V PIN 电平时的 51dB 衰减，R2 的值为：
22K/(5000/15) = 0.066K 22K/(3400/15) = 0.097K
实际发现，这么大的衰减，波形毛刺很多，可用性存疑
注意：实际使用中 R1 不能太大，100K 时，波形失真严重，不可用了 （注意：此应是示波器感应微弱信号能力不足导致，电阻的大小不会扰乱波形）
音频衰减参考这个：http://www.uneeda-audio.com/pads/
衰减电路的理论，参考此页：http://en.wikipedia.org/wiki/Attenuator_(electronics)
3.3 GPS模块
GOTOP GAM-1433A-SF (Sirf III, Built-in LNA, -159dBm/-155dBm, MAX 45mA@3.3V)
- P1, VBAT, In, RTC Battery Input, 不用就悬空
- P2, TX0, Out, UART Output, 不用就悬空
- P3, RX0, In, UART Input, 不用需上拉
- P4, VCC, In, 模块供电
- P5, GND
串口默认波特效率为 9600bps
实际原型测试：使用 P2 收数据 （接 Arduion 的 D0/RX 口），P4（接 Arduino 3.3V）, P5 (GND) 供电，其它悬空可正常收 GPS 数据
最终打版最好还是按着说明来，保证系统绝对的稳定
结构上，最好采用这个 20mm x 20mm 的：http://www.voosoo.cn/Article/gpsmoudle/222.html
备选：Gotop GAM-1513-MT http://detail.1688.com/offer/39894374327.html
3.4 电源管理
默认使用一节 18650 供电，电源部分需要解决充电问题，充电接口考虑使用 miniUSB 接口
或者直接设计成可拆卸的，到时没电了，扣出来充电即是
这个部分还有考虑设计开关机的方式
- 打通锂电池设计的各个环节：http://forum.eepw.com.cn/thread/244129/1
- 移动电源原理图详解：http://forum.eepw.com.cn/thread/229211/2
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供电：
Radio: 3.3 - 5V
GPS: 3.3 - 5V
MCU: 1.8 - 5.5V
4 资源
- APRS 解码芯片 FX602：http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=254013
- 一键开关机电路参考：http://www.amobbs.com/thread-3670170-1-1.html
