Pi-Direct – come realizzare un nodo C4FM con questa distribuzione

Diversi mesi prima della data di presentazione della distribuzione radioamatoriale Pi-Direct, avevo già in mente di realizzare un nodo o un ripetitore radioamatoriale C4FM per rendere nuovamente utilizzabile (con gli apparati portatili) il sistema C4FM, anche nell’area ovest della Regione Friuli Venezia Giulia.
Tempo fa esisteva un piccolo nodo personale attivo a Pordenone (presso l’abitazione privata di Stefano IV3MTU), ma poi il nulla… Sembra che questo sistema radio digitale non interessi agli OM di Pordenone… ma meno male si sopperisce avendo un paio di ripetitori DMR molto efficienti, configurati ambedue sulla rete BrandMeister!

 

Una dovuta premessa

Da più di un anno, per poter effettuare sia dei QSO e continuare le mie sperimentazioni con il protocollo C4FM (utilizzando la mia radio portatile Yaesu FT1D), sono stato costretto ad utilizzare alcuni dei miei hotspot (pi-star UK, o ultimamente la versione W0CHP-PiStar-Dash (WPSD) americana).
Non è stata una soluzione sbagliata, ma il desiderio di rendere disponibile anche ad altri OM un sistema radio per fare QSO utilizzando questo protocollo, diventava sempre più presente.

A concretizzare questo mio progetto sono stati i diversi QSO effettuati in questi ultimi mesi con i miei amici OM della zona 0, con cui chiacchiero quasi quotidianamente sul sistema AllStarLink (Antonio IZ0MXY, Mauro IU0NDT, Vincenzo IU0DLI, ed altri ancora…), i quali mi hanno informato dell’esistenza dell’ottima scheda RB_STM32_DVM Repeater Builder americana, che successivamente è stata migliorata dall’OM cinese BI7JTA (con i consigli tecnici di Graziano IZ5IGB), realizzando l’attuale Repeater board V3F4.

NOTA: Vi avviso che la lettura completa  dell’intero articolo richiederà diverso tempo, in quanto ho descritto tutti i vari passaggi che sono stati necessari alla realizzazione del progetto.

 

Le prime idee del progetto

Il passo successivo è stato quello di riuscire a procurarmi facilmente una radio usata UHF in frequenza radioamatoriale, con canalizzazione programmabile a 25 kHz. , di buona fattura. Mi sono ritornate subito in mente le ottime radio veicolari Motorola serie GM, che ho potuto conoscere e configurare approfonditamente nei tempi passati presso il laboratorio di un noto tecnico OM, ora in pensione e che abita qui vicino.
Subito dopo ho pensato di utilizzare una scheda Raspberry Pi 0 2 W (multi-core) con a bordo il software americano, alla quale avrei connesso la scheda ripetitore, con il servizio MMDVM.
L’idea era di partire con l’utilizzo della semplice scheda RPi 0 W, avendone diverse di inutilizzate nel cassetto, ma poi leggerete il perché ho dovuto optare per una soluzione diversa.
Per l’antenna, avrei utilizzato una delle mie due antenne verticali esterne, multibanda V-UHF.

Le idee erano già ben chiare sin dall’inizio; ora si trattava di metterle in pratica e di iniziare a studiare per realizzare facilmente un progetto funzionante.

Mentre iniziavo a progettare il sistema definitivo, il buon amico (e anche gestore di ponti radioamatoriali) Vincenzo IU0DLI  mi ha fatto conoscere su Telegram l’amico Jerry IZ1NGU, il quale è riuscito a procurarmi facilmente una radio Motorola GM 340 UHF usata (ma tenuta molto bene…), con le caratteristiche da me desiderate.

Nel frattempo, parlando di questo mio progetto con il mio buon amico Antonio IZ0MXY (con il quale effettuiamo quotidianamente molteplici sperimentazioni con i sistemi radio digitali…), mi ha consigliato inizialmente di vedere le caratteristiche della scheda americana sopra menzionata (arrivata alla ver. 4).

Devo dire che quella scheda è stata progettata davvero molto bene, ma il suo prezzo mi ha fatto desistere dall’acquisto immediato. Continuando a parlarne assieme a lui, mi ha ricordato che la stessa scheda era stata ‘riveduta e corretta’ dal bravissimo tecnico sperimentatore (e amico comune) Graziano IZ5IGB, che aveva anche seguito e fatto modificare la costruzione e i componenti dell’ultima versione della scheda realizzata dall’OM cinese BI7JTA (scheda che trovate nel link superiore).

Ora il panorama si stava delineando in maniera chiara e precisa. Bisognava solo scegliere definitivamente l’hardware che avrei utilizzato per la realizzazione del mio nodo YSF pubblico.  

• La scelta della radio era stata decisa, e il buon Jerry IZ1NGU (con dei veloci contatti su Telegram) in meno di tre giorni lavorativi mi ha spedito a casa una radio Motorola GM 340 usata, con il cavo di alimentazione e pure un microfono originale in omaggio!
• La scelta di utilizzare una piccola scheda Raspberry Pi 0 W con una scheda di memoria SD da 32 GB (rimaste ferme nel cassetto…), era quella giusta!
• Ho optato per l’acquisto della scheda ripetitore di BI7JTA, acquistando assieme anche il kit dei cablaggi (già preparati e finiti), per connettere (in Simplex) la radio GM 340 alla scheda RPT. Il tempo (stimato) di consegna di questa spedizione (tra il corriere internazionale e Poste IT), è di circa 22 giorni. Seguite le informazioni che vi verranno spedite via email dopo aver completato l’ordine.

 

Nel frattempo (era già arrivata la seconda metà di luglio) mi era stato chiesto, da alcuni amici OM tecnici del noto Gruppo Radio Firenze (GRF), di partecipare (come Beta tester, assieme ad altri amici OM…) alla sperimentazione della versione Beta della distribuzione Pi-Direct.

E’ stato come aver visto un fulmine a ciel sereno; in meno di due giorni di prove, ho deciso che avrei installato proprio la distribuzione Pi-Direct nel Raspberry che avrebbe costituito il mio nodo privato YSF.
Optando per questa scelta, qualsiasi OM utilizzatore del nodo avrà la possibilità di potersi spostare sulle varie room YSF e anche tra i TG della rete BM, inviando dei semplici comandi YSF, tramite la radio C4FM!

Nel frattempo le prove con la distribuzione Pi-Direct andavano avanti, e con l’aiuto e l’esperienza di Andrea IW4EHJ abbiamo creato un gruppo Telegram al quale molti Radioamatori si sono già iscritti.  Il nostro gruppo Telegram omonimo offre assistenza tecnica, ulteriori informazioni e le prime modifiche da apportare a questa distribuzione, a tutti gli OM che desiderano sperimentare questa soluzione Direct BM.

Come già descritto nei miei precedenti articoli al riguardo, già conoscete tutte le altre informazioni riguardanti questa distribuzione, oltre al fatto che è utilizzabile da menu tramite una connessione al Raspberry in modalità SSH.

Ringrazio già ora l’amico radioamatore sperimentatore Andrea IW4EHJ, per essere stato il primo tra i beta tester a controllare e a provare i miei files sulla sua distribuzione Pi-Direct. Devo dire che Andrea ha veramente tanta pazienza e voglia di sperimentare assieme… avendomi dato anche dei consigli molto interessanti per realizzare il mio nodo YSF.

La mia idea era quella di utilizzare la distribuzione originale (con tutte le patch applicate…) sulla versione minimale Raspberry Pi 0 W (mono-core), prestando attenzione a non sovraccaricare troppo sia la CPU che la RAM, quindi non inserendo ulteriori servizi che la possano far rallentare nel suo funzionamento.

ATTENZIONE: Una volta effettuati i primi test con la scheda ripetitore connessa alla GPIO del Raspberry Pi 0 W, sono stato costretto ad utilizzare un Raspberry Pi di versione 0 2 W (multi-core), in quanto la schedina del Raspberry iniziale non riusciva ad alimentare correttamente tutti i dispositivi e mi creava dei problemi di connessione alla rete tramite il sistema WiFi integrato.
Tutti i problemi di connessione WiFi sono scomparsi immediatamente, utilizzando la scheda Raspberry Pi versione 0 2 W.

 

 

Procedura di realizzazione

Elenco componenti

Facendo un riassunto del materiale occorrente per questo progetto, il nodo che ho realizzato si compone di:

• radio Motorola GM 340 UHF, usata, con cavo di alimentazione;
• convertitore di livello USB – TTL (FTDI FT232RL), per evitare l’acquisto della RIB di programmazione della radio Motorola;
• cavo di rete Ethernet (ci servirà per creare il cavo di programmazione per la radio Motorola);
• Raspberry Pi 0 2 W;
• cover per il Raspberry, (con guscio superiore aperto per l’accesso alla GPIO);
• strip 2×20 pins, da saldare sulla GPIO del RPi 0 2 W;
• radiatore metallico adesivo per la CPU, per il Raspberry Pi 0 2 W;
• memoria microSD da 32 GB, di classe 10;
• alimentatore 220 VAC – 5 VCC – 2 A, per l’alimentazione del Raspberry (scheda ripetitore compresa);
• alimentatore 220 VAC – 13,8 VCC – 5 A, per l’alimentazione della radio;
• cavo d’antenna per UHF, connettori BNC-M (lato radio) / conn. N -M (lato antenna);
• antenna X-200 N, o migliore;

 

Preparazione ed installazione del sistema operativo nel Raspberry Pi

Preparazione

Dopo aver terminato la costruzione del vostro Raspberry (saldatura della strip 2×20 pins, applicazione del radiatore sulla CPU, scaricate l’immagine della distribuzione Pi-Direct e scrivete la memoria SD (come descritto di seguito).
NOTA: Ricordatevi di aggiungere il file wpa_supplicant.conf nella partizione di boot della SD per connettervi via WiFi alla vostra rete, così come trovate descritto nella pagina WiFi Builder di pistar.uk .

Una volta completata la scrittura della memoria SD, inseritela nel Raspberry e poi posizionatelo all’interno del suo contenitore, chiudendolo con il suo coperchio.

 

NOTA: Utilizzando questo tipo do contenitore chiuso, non più è possibile visualizzare il LED di funzionamento del Rpi. Per ovviare al problema, utilizzando una punta da trapano da 2 mm per ferro, ho praticato un forellino sul contenitore affianco al foro esistente della mini-USB a destra, in asse con la posizione del LED interno!

Alimentate il Raspberry e attendete circa 3 – 4 minuti prima di cercare il suo indirizzo IP all’interno della vostra rete WiFi. Al primo avvio, il sistema impiega un po’ di tempo in più per completare le operazioni e poi registrarsi in rete via WiFi.

 

Installazione

Seguite tutte le operazioni descritte nei manuali della distribuzione Pi-Direct, in modo da ottenere una distribuzione completamente aggiornata. Non procedete oltre in questa installazione, se non avete aggiornato il sistema Pi-Direct! 
Tutti i documenti e le patch di aggiornamento della distribuzione Pi-Direct sono disponibili sul GDrive, scaricandoli da questo link.

Se effettuerete qualche errore durante le procedure di applicazione delle patch, mal che vada dovrete riscrivere da capo la vostra memoria SD con il software della distribuzione Pi-Direct originale!

AVVISO: Per chi, come me, ha più installazioni di nodi Pi-Direct presidiati, desidero precisare che la connessione al server Direct di BM può essere effettuata con lo stesso nominativo DA UN SOLO DISPOSITIVO ALLA VOLTA utilizzando le stesse credenziali. Per ovviare (temporaneamente) a questo problema, ho trovato un comodo e semplice escamotage legale (che leggerete in fondo a questo articolo).

NOTA: Ricordate che se installate dell’ulteriore software aggiuntivo a quello fornito, o se modificate diversamente la configurazione esistente, queste operazioni potrebbero andare ad influire sul normale uso del sistema Pi-Direct… e poi sarebbe difficile per noi darvi assistenza sul canale Telegram omonimo.

 

Soluzione del problema delle mancate connessioni e disconnessioni Wires-X dell’apparato Yaesu FT-70D

Per risolvere il noto problema, e per velocizzare le connessioni e disconnessioni di ogni apparato C4FM, assieme ad Antonio IZ0MXY abbiamo apportato le seguenti modifiche ai files della distribuzione Pi-Direct:

• • file dg-id.db : sono state eliminate le parentesi della riga e il testo contenuto, ottenendo una riga così composta:
    -1:6:YSFDIRECT
    e controllato che nessun’altra riga nel file contenga segni di parentesi o il segno minus  –
  • nei due file di configurazione dei gateway e nel file del modem, i campi Name e Description del paragrafo [Info] presenti, devono contenere meno di 16 caratteri in ogni stringa, e nessun segno minus  –

 

NOTA: Apportando queste modifiche e riavviando al termine i tre servizi, successivamente tutti i comandi inviati e ricevuti dalla radio C4FM funzioneranno regolarmente.  Tutte le comunicazioni radio saranno corrette, se avrete effettuato le previste tarature per ottenere un valore di BER molto basso, inferiore al 0,8 % .

 

Realizzazione dell’interfaccia USB per la programmazione della radio GM 340

Per programmare facilmente la radio Motorola GM 340, SENZA l’obbligo di utilizzare la sua interfaccia RIB originale, lo si può fare utilizzando:

• uno spezzone di cavo di rete ethernet (lungo max 2 mt.) con già intestato ad un capo con un connettore RJ45;
• un diodo 1N4148;
• una resistenza da 1K Ohm 1/4 W;
• un convertitore logico USB – TTL (FTDI FT232RL) come questi, che avevo acquistato tempo fa;

Una volta reperiti i componenti necessari, sarà molto semplice realizzare la vostra interfaccia seguendo questo semplice schema (un ringraziamento va a Graziano IZ5IGB e Antonio IZ0MXY, per avermi inviato in precedenza lo schema e le informazioni necessarie).

Una volta connessa l’interfaccia USB, il PC Windows vedrà la vostra interfaccia come una comune seriale COM.  Nel CPS Motorola imposterete il valore della seriale e potrete leggerete immediatamente la radio.

 

Installazione del CPS Motorola

Il software Motorola lo potrete scaricare attraverso un apposito link presente nella wiki di BI7JTA.
Nel mio caso, per programmare la radio GM 340, ho utilizzato il file R03.11.16_CPS-GM340%2C%20GM360%2C%20GM380.zip

 

Controllo dei materiali del kit ripetitore

Una volta che avrete ricevuto il pacchetto contenente la scheda ripetitore e il kit di connessione, troverete all’interno anche un foglio con le informazioni di massima da seguire, che vi porteranno al wiki del sito di BI7JTA.

Seguite con attenzione TUTTI i paragrafi descritti, è molto importante!  Seguendo passo passo tutte le indicazioni, io sono riuscito ad effettuare tutti i controlli e le tarature necessarie ad ottenere un ottimo funzionamento del sistema in breve tempo.

Nel mio caso, mi è stato necessario seguire i paragrafi dal 3.21 in poi, presenti nella sua wiki! Ho letto anche molti degli altri paragrafi presenti, per aumentare la mia conoscenza su questa scheda.

“Assemblare un ripetitore / nodo MMDVM, è un po’ complesso e richiede pazienza!”  (cit. BI7JTA)

 

ATTENZIONE: La scheda viene consegnata già pre-tarata, quindi non agite a caso su i potenziometri della scheda; modificate solo le impostazioni di configurazione della scheda MMDVM del sistema.  Attraverso l’uso del programma MMDVMCal otterrete il valore necessario per tarare l’offset della frequenza RX e TX del canale programmato nella vostra radio.

Con un po’ di pazienza ed esperienza, riuscirete a completare tutte le operazioni necessarie in meno di mezz’ora!

 

Modifica della configurazione del file MMDVM

Le modifiche di configurazione da effettuare nel file MMDVM.ini del Pi-Direct, sono davvero molto semplici. In particolare, controllate che:

• i tre primi parametri della lista siano impostati a 0 (questa è la configurazione standard per la gestione della scheda con la radio Motorola GM340 UHF);
  
• che i valori RXOffset e TXOffset siano impostati a 0  (la scheda ripetitore NON può controllare direttamente la frequenza del canale della radio);
• che i valori di RXLevel e TXLevel siano impostati a 50;

TXInvert=0
RXInvert=0
PTTInvert=0
TXDelay=100
RXOffset=0
TXOffset=0
DMRDelay=0
RXLevel=50
TXLevel=50
RXDCOffset=0
TXDCOffset=0
RFLevel=100

 

Caratteristiche della scheda utilizzata

 

 

Aggiornamento del firmware della scheda ripetitore

Questa scheda è di recente produzione e ha già caricato a bordo l’ultimo firmware disponibile.
La versione del firmware che è installata nella scheda, la si legge dal log del servizio MMDVMHost.

NOTA: Nel caso in cui non lo fosse, è possibile effettuare l’aggiornamento del firmware seguendo le informazioni che trovate descritte:

• in questo paragrafo del wiki;
• o nel file README.md di aggiornamento, presente su GitHub;
• o nel seguente video;

NOTA: Tutto il video di spiegazione è senza audio, ma è di facile comprensione.

 

Preparazione delle connessioni per l’utilizzo della scheda in modalità Simplex (uso con una singola radio)

Prestate molta attenzione, in quanto per preparare l’unico cavo di connessione dati tra la radio e la scheda RPT, dovrete disassemblare il kit Duplex che viene fornito.

FATE MOLTA ATTENZIONE nel rispettare i colori dei cavi, sia dal lato connettore radio che dal lato scheda RPT. Se fate un errore in questa fase di assemblaggio, potete danneggiare seriamente o l’interfaccia logica interna della radio o la parte dati della scheda RPT.

Replico qui di seguito le due immagini, molto importanti, da utilizzare come guida per effettuare le connessioni dei vari cavi.
Queste sono le connessioni corrette, viste dal lato scheda RPT:

 

E queste sono le connessioni corrette, viste dal lato connettore radio Motorola GM 340 (modo Simplex):

Fate attenzione anche all’inserimento del connettore nella presa posteriore della radio. In ambedue i lati dovete saltare 1 pin, inserendo quindi il connettore centralmente.

 

 

NOTA: Come potete vedere nell’immagine, nella configurazione Simplex (singola radio) il cavetto VERDE connesso alla scheda RPT, NON viene connesso al connettore della radio e rimane ‘volante’. Se lo desiderate, lo potete anche omettere, ovvero toglierlo del tutto.

 

Taratura della scheda

Per effettuare la corretta taratura della scheda, è necessario aver configurato PRECEDENTEMENTE la radio GM 340 come indicato nel wiki, oltre ad aver configurato il canale radio di lavoro su una frequenza idonea (vedi BandPlan IARU UHF – Regione 1), con la canalizzazione impostata a 25 kHz. .
Nel mio caso, utilizzando un nodo simplex (e avendo fatto molto ascolto della frequenza che intendo occupare, per capire se era occupata da altri servizi radioamatoriali), ho scelto di utilizzare inizialmente la frequenza di 433,750.00 MHz.. Per la procedura di taratura, ho impostato l’uscita RF della radio a 2W.

AGGIORNAMENTO: Dal giorno 9 novembre 2023, ho dovuto spostare la frequenza del nodo a 433,77500 MHz. a causa della ricezione di un continuo disturbo elettronico, presente nelle vicinanze dell’installazione.

ATTENZIONE: Utilizzate solo le frequenze previste dal Bandplan, per non arrecare disturbo ad altri servizi, radioamatoriali e NON. Fate attenzione a non utilizzare le frequenze vicine a 433,925 MHz., in quanto sono destinate all’uso dei telecomandi di vario genere (apricancelli, garages, teleallarmi, ecc.) e avreste un QRM non da poco!

Devo ringraziare ancora Graziano IZ5IGB e Vincenzo IU0DLI per diversi particolari consigli ricevuti, riguardanti la configurazione di alcuni parametri interni della radio Motorola GM 340.

 

Calibrazione del modem MMDVM del nodo

Ora siete pronti per effettuare il controllo (e successivamente le regolazioni eventuali), utilizzando il programma MMDVMCal presente all’interno alla distribuzione Pi-Direct (menu, opzione 1).

IMPORTANTE: Ricordatevi di collegare l’uscita RF della radio GM 340 ad un carico fittizio o all’antenna esterna.  Il canale utilizzato dovrà essere configurato in bassa potenza (max. 2 W).

Una volta avviato il programma di calibrazione, verranno visualizzati i comandi disponibili; diseguito, il programma inizierà a visualizzare ciò che sta ricevendo dalla porta seriale del modem, anche non in presenza di traffico C4FM dalla radio.
Esempio:

Levels: inverted: yes, max: 278, min: -291, diff: 569, centre: -6
Levels: inverted: no, max: 307, min: -338, diff: 645, centre: -15
Levels: inverted: no, max: 319, min: -312, diff: 631, centre: 3

Tutto normale, è un comportamento regolare.

Per iniziare il test di ricezione del segnale YSF, dovete digitare il comando  J  (BER Test Mode (FEC) for YSF).

Il programma risponderà replicando il testo:   (BER Test Mode (FEC) for YSF)

Iniziate a trasmettere con la vostra radio esterna, e vedrete visualizzato ciò che il modem MMDVM della scheda sta decodificando attraverso la radio GM 340.
Esempio:

YSF voice header received
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.000% (0/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 0.247% (1/405)
YSF, V/D Mode 2, Repetition FEC BER % (errs): 1.975% (8/405)
YSF voice end received, total frames: 19, bits: 7695, errors: 17, BER: 0.22092%

Come potete notare in questa breve trasmissione (con una singola pressione del PTT della radio Yaesu FT1D di pochi secondi), trasmettendo solo 17 pacchetti dati, si è ottenuto un errore di BER del 0,22 %.  Il valore resta trascurabile anche se sale raggiungendo lo 0,7 %.

Fate diverse prove di trasmissione mantenendo il PTT per circa 7 -10 secondi; poi visualizzate in fondo alla lista il valore dell’errore di BER calcolato.  Agite con i comandi del menu per spostare la frequenza, fino ad ottenere il valore di BER più basso possibile!

Terminato il test di ricezione, uscite dal programma con il pulsante Q;  di seguito verranno visualizzati i dati risultanti della calibrazione effettuata.
Nel mio caso, non avendo effettuato nessuna modifica della frequenza, ho ottenuto:

PTT Invert: no, RX Invert: no, TX Invert: no, RX Level: 50.0%, TX Level: 50.0%, TX DC Offset: 0, RX DC Offset: 0

ATTENZIONE: L’eventuale valore di offset di frequenza “TX DC Offset” o “RX DC Offset” dovrà essere corretto nell’impostazione del canale della radio GM 340, NON negli Offset della scheda MMDVM!

 

NOTA: Anche se la scheda è stata tarata dal costruttore prima di essere spedita, è importante che controlliate che il LED di colore BLU di indicazione del COS, si accenda fisso durante la RICEZIONE del segnale C4FM.

NOTA: La scheda e il valore del TXLevel sono stati tarati per essere utilizzati con la radio Motorola GM 340; nel caso in cui si decida di utilizzare un apparato radio diverso, è possibile effettuare da se questa regolazione, utilizzando un comune ricevitore USB-SDR.  Come farlo, lo trovate descritto sempre nello stesso wiki.

 

Taratura del segnale RSSI proveniente dalla radio GM 340

Questo apparato radio, attraverso il pin 15 presente nel connettore dati posteriore, invia una determinata tensione al modem, che la converte in una variabile dati. Tramite questo dato, il modem riuscirà a comparare il segnale ricevuto con un valore espresso in dBm, presente in un file della distribuzione.

Per procedere con questa taratura, sarà necessario fare precedentemente due cose:  una misurazione del segnale e poi una modifica di un file del Raspberry.
Seguirà una taratura, per definire i valori definitivi di comparazione.

 

1. Misurazione del valore RSSI della radio sulla scheda ripetitore

Attraverso la scheda di connessione della radio, sul cavo BIANCO e anche sulla piazzola J1 della schedina, trovate la tensione in arrivo dalla radio.

Come potete vedere nella figura, il costruttore ha previsto l’inserimento di un jumper tra la piazzola J1 e la piazzola RSSI. Se, in questa condizione, effettuate un controllo della  continuità esistente tra il pin 15 della radio  e il connettore a pettine dov’è inserito il cavo BIANCO di collegamento, troverete che la connessione tra radio e scheda ripetitore  è interrotta!

Desiderando utilizzare il valore RSSI di ricezione della radio, ho risolto effettuando la saldatura di un pettine a due pin nelle due piazzole e applicando successivamente un jumper a filo. (vedi immagine seguente).

 

NOTA: Il filo rosso che vedete in questa immagine, saldato sul pin 10 della radio e il pin + della scheda (non connesso a nulla), mi servirà ad effettuare l’accensione automatica della radio applicando una tensione di 5 – 12 Vcc sul pin +.  Questo sistema, opportunamente programmato nella radio, prevede la riaccensione automatizzata della stessa al ritorno della tensione sul pin (ad esempio, dopo un blackout).
NOTA: La tensione di +5 V. l’ho prelevata successivamente dalla scheda ripetitore e connessa al pin (+) che vedete nell’immagine superiore. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qui potete vedere la scheda di interfaccia radio già cablata con la scheda ripetitore, e anche il jumper RSSI realizzato con il filo bianco.

ATTENZIONE: Senza aver effettuato questa modifica delle connessioni dedicate al RSSI, la scheda ripetitore non potrà leggere il valore in mV inviato dalla radio durante la ricezione.

 

2. Lettura del valore di RSSI attraverso il modem MMDVM della scheda

Sul Raspberry Pi, attraverso il menu del Pi-Direct, avviate la procedura di calibrazione del modem, con il comando (1) Calibra modem su /dev/ttyAMA0 .

Avviato il programma, inviate il comando S (RSSI mode)

inizierete a leggere dei valori simili a questi:

RSSI: max: 646, min: 579, ave: 617
RSSI: max: 646, min: 578, ave: 617
RSSI: max: 647, min: 579, ave: 617
RSSI: max: 649, min: 580, ave: 617
RSSI: max: 650, min: 578, ave: 617
RSSI: max: 648, min: 580, ave: 617

Questo valore corrisponde al valore attuale del segnale RSSI della radio, quando non viene ricevuto nessun segnale RF.  Questo valore è quello della mia scheda, e a voi può risultare un valore sicuramente diverso. Il valore è espresso in:  valore massimo, minimo, di media.

ATTENZIONE: Senza aver effettuato una precedente taratura del valore di RSSI, con la vostra radio in RICEZIONE a squelch aperto senza un segnale all’ingresso, il valore che leggerete sarà sicuramente minore a quello che ho indicato qui.

L’importante è che il valore minimo si aggiri attorno a 400 – 600, poi si effettuerà la prevista taratura.

Uscite, per ora, dal programma con il comando Q.  Successivamente dovrete ritornare ad effettuare questo test, per procedere alla taratura della scheda.

 

3. Preparazione del file RSSI.dat per la radio GM 340

Ogni apparato radio invia dei dati diversi al modem MMDVM, ed è per questo motivo che dovrete preparare un file RSSI.dat adatto per i valori che verranno inviati da questa radio.

Entrate in modalità terminale nel vostro Raspberry Pi-Direct, e inviate i seguenti comandi:

cd /opt/MMDVMHost/

sudo cp RSSI.dat RSSI.dat.originale

Avete copiato il file della configurazione originale RSSI.dat nel nuovo file RSSI.dat.originale,  in modo da avere sempre da parte un file di backup per un eventuale recupero.

Successivamente procedete ad editare e a modificare il file RSS.dat, con il comando:

sudo nano RSSI.dat

all’interno del file troverete già dei dati non commentati con il carattere #, che dovrete cancellare e sostituire con i seguenti (resi disponibili  in internet da Florian DF2ET):

 

# The format of the file is:
# Value Raw RSSI                 Value dBm               # Value output voltage
#
# The following values were measured with a Marconi 2024 signal generator.
# Setup is MMDVM (PCB by Toufik, F0DEI v1.1) on a STM32F446RE Nucleo board.
# The values in the comments are the voltage measured at the GM340 RSSI output pin.
# Florian DF2ET, 07.04.2017
#
1465 -46 #1.87
1461 -49 #1.87
1457 -52 #1.86
1446 -55 #1.85
1422 -58 #1.82
1381 -61 #1.77
1334 -64 #1.71
1284 -67 #1.64
1240 -70 #1.59
1200 -73 #1.54
1162 -76 #1.49
1121 -79 #1.44
1073 -82 #1.38
1032 -85 #1.32
995 -88 #1.28
961 -91 #1.23
921 -94 #1.18
878 -97 #1.13
830 -100 #1.07
785 -103 #1.01
742 -106 #0.95
701 -109 #0.90
657 -112 #0.85
610 -115 #0.79
571 -118 #0.74
536 -121 #0.69
505 -124 #0.65
479 -127 #0.62
463 -130 #0.60
454 -133 #0.59

copiato il testo nel file, salvate il file RSS.dat , con la solita procedura.

 

4. Controllo e taratura del valore di RSSI attraverso il programma MMDVMCal

Sul Raspberry Pi, attraverso il menu del Pi-Direct, avviate la procedura di calibrazione del modem, con il comando (1) Calibra modem su /dev/ttyAMA0 .  Avviato il programma, inviate il comando S (RSSI mode).

Inizierete a leggere gli stessi valori sopra descritti.

NOTA: Non avendo in casa un generatore di segnale adatto e di sicuro riferimento, mi sono dovuto affidare ai dati condivisi da Florian DF2ET.
Ho effettuato delle prove di trasmissione con la radio portatile FT1D (a bassa potenza LOW1), distante qualche metro dalla radio GM 340, connessa all’antenna esterna.
Il valore del segnale ricevuto deve avvicinarsi al valore massimo di 1465, corrispondente a -46 dBm (segnale lineare corrispondente a S 9 +60).

Quindi, trasmettendo con la vostra radio esterna, visualizzerete dei risultati simili a questi:

RSSI: max: 1455, min: 573, ave: 1081
RSSI: max: 1463, min: 1412, ave: 1442
RSSI: max: 1462, min: 1410, ave: 1442
RSSI: max: 1460, min: 1320, ave: 1421
RSSI: max: 1464, min: 1398, ave: 1437
RSSI: max: 1462, min: 1414, ave: 1442
RSSI: max: 1462, min: 1412, ave: 1441
RSSI: max: 1463, min: 1414, ave: 1442
RSSI: max: 1464, min: 1416, ave: 1442
RSSI: max: 1464, min: 580, ave: 1309

Il valore del segnale max 1464 corrisponde al segnale a fondo scala ricevuto dalla radio GM 340.

TARATURA RSSI: Durante questa procedura, per effettuare la regolazione del valore di RSSI della scheda ripetitore agite sul potenziometro multigiri VR4, mantenendo sempre in trasmissione la radio esterna; agite sul potenziometro fino al raggiungimento del valore desiderato (corrispondente al massimo segnale ricevuto). 

Effettuata la calibrazione, uscite dal programma con il comando Q.

 

5. Controllo del valore di RSSI attraverso il log del modem MMDVM

Rientrate nel menu Pi-Direct del Raspberry e riavviate il servizio del modem MMDVM (comando X). Successivamente aprite la visualizzazione dei log (comando V).

Trasmettendo con la vostra radio portatile, potrete vedere i seguenti valori, che compariranno nel log MMDVM.log:

D: 2023-09-01 16:31:30.700 YSF, raw RSSI: 1437, reported RSSI: -56 dBm
D: 2023-09-01 16:31:30.701 YSF, V/D Mode 2, seq 10, Repetition FEC 1/405 (0.2%)
D: 2023-09-01 16:31:30.800 YSF, raw RSSI: 1437, reported RSSI: -56 dBm
D: 2023-09-01 16:31:30.801 YSF, V/D Mode 2, seq 11, Repetition FEC 2/405 (0.5%)
D: 2023-09-01 16:31:30.900 YSF, raw RSSI: 1436, reported RSSI: -56 dBm
D: 2023-09-01 16:31:30.901 YSF, V/D Mode 2, seq 12, Repetition FEC 0/405 (0.0%)
D: 2023-09-01 16:31:31.000 YSF, raw RSSI: 1437, reported RSSI: -56 dBm
D: 2023-09-01 16:31:31.001 YSF, V/D Mode 2, seq 13, Repetition FEC 0/405 (0.0%)
D: 2023-09-01 16:31:31.100 YSF, raw RSSI: 1437, reported RSSI: -56 dBm
D: 2023-09-01 16:31:31.101 YSF, V/D Mode 2, seq 14, Repetition FEC 0/405 (0.0%)
D: 2023-09-01 16:31:31.200 YSF, raw RSSI: 1436, reported RSSI: -56 dBm
D: 2023-09-01 16:31:31.201 YSF, V/D Mode 2, seq 15, Repetition FEC 6/405 (1.5%)
D: 2023-09-01 16:31:31.300 YSF, raw RSSI: 1437, reported RSSI: -56 dBm
M: 2023-09-01 16:31:31.301 YSF, received RF end of transmission from IV3BVK-FT1 to DG-ID 0, 1.0 seconds, BER: 0.3%, RSSI: -56/-55/-55 dBm

Il valore di BER sarà sempre molto basso:  0,3% , e il RSSI registrato dal modem avrà un valore medio di -55 dBm.
Se anche voi avrete ottenuto un simile risultato, vuol dire che avrete fatto un buon lavoro!

 

Attivazione del beacon automatico del nodo

Per attivare il beacon (d’obbligo anche per segnalare l’occupazione di frequenza), lo potete fare modificando la configurazione presente all’interno del file MMDVM.ini .

[CW Id] Enable=1
Time=30
Callsign=IV3BVK YSF Direct

Il valore ‘Time‘ è espresso in minuti; nella stringa ‘Callsign‘ (che è il testo che verrà trasmesso in telegrafia) ho inserito il mio CALL italiano, per dare una facile e veloce reperibilità a chi ascolta questo QRG.  

Una volta modificato il file, ricordatevi di riavviare il servizio del modem.

 

Caratteristiche tecniche del mio nodo simplex in sperimentazione

ATTENZIONE: Durante gli aggiornamenti di sistema e del menu il nodo potrà essere spento senza preavviso, per poter apportare ulteriori modifiche e migliorie al sistema. Pertanto, non si assicura un servizio continuativo H24 del nodo.

 

Nominativo: IV3BVK
Frequenza: 433,77500 MHz. (simplex)
Modo:  YSF DIRECT
Potenza: 5 W (EIRP)
Antenna: verticale Diamond X50-N
Latitudine: 45.993458 N
Longitudine: 12.542919 E
Altezza: 55 mt. SLM
Città:  Vigonovo (PN)
Locatore: JN65GX
Descrizione: Nodo YSF Pi-Direct
Beacon CW: ogni 10 minuti    (ascolta il beacon del nodo)

Il nodo è identificato e connesso alla rete BrandMeister, utilizzando il mio nominativo IV3BVK  con ID DMR 2224483 (vedi immagine).

 

Aggiornamento della configurazione del nodo YSF

Da oggi 26 ottobre 2023, la connessione al server BM2222 avviene attraverso l’identificativo CALL corretto, ovvero IV3BVK_31. Il nuovo software installato nel server permette anche la connessione con l’utilizzo del SSID (nel mio caso, _31), utilizzando la stessa password dell’indentificativo standard.

 

Posizionamento del nodo nella mappa del servizio aprs.fi

Dato che la distribuzione pi-direct NON ha attivo il servizio interno APRS, per posizionare e visualizzare il mio nodo YSF sulla mappa, l’ho dovuto inserire manualmente come APRS Web Station.

Le stazioni che vengono originate su Internet (al contrario di quelle APRS o AIS) sono chiamate stazioni Web. Vivono in un’area dei nomi diversa da quella delle stazioni APRS e AIS e più stazioni possono condividere lo stesso nome visibile. Ciò evita l’inevitabile e solitamente accesa discussione sulla proprietà dei nomi comuni. Per proteggere i dati di posizione trasmessi tramite radio da aggiornamenti abusivi originati da Internet, una stazione Web non può aggiornare la posizione di una stazione APRS o AIS. Allo stesso modo, le stazioni web non sono ancora trasmesse su APRS-IS: sono visibili solo sul sito web aprs.fi.

A differenza delle stazioni APRS e AIS, i nomi delle stazioni web supportano i caratteri internazionali (Unicode/UTF-8). I nomi non sono incorporati nei collegamenti alle stazioni ed è anche possibile modificare successivamente il nome di una stazione, senza dover creare una nuova stazione e/o eliminare quella vecchia.

Non è necessario che le stazioni web abbiano un nominativo radioamatoriale valido associato, anche se è una buona idea usarne uno, se ce l’avete. Basta aggiungere uno speciale SSID non numerico (“N0CALL-W” per esempio), per renderlo più facile da distinguere dalla posizione APRS degli altri vostri dispositivi.

Per conoscere la procedura da utilizzare per inserire il vostro nodo YSF nella mappa, seguite queste informazioni (in inglese), presenti nel sito di aprs.fi .
NOTA: È necessario essere registrati nel loro sito, per effettuare le operazioni richieste.

 

 

Guida per l’utilizzo del nodo funzionante con la distribuzione Pi-Direct in C4FM

IMPORTANTE: Per utilizzare il sistema Pi-Direct, la vostra radio C4FM DEVE essere configurata per trasmettere in Digital Narrow ( DN).

Interrogazione del nodo Pi-Direct
Premendo il pulsante della radio per il Wires-X, interrogate il nodo C4FM per vedere dove è connesso. Avrete come risposta (ad esempio, nel mio caso che ho scelto il TG 2237 di default) la scritta a display MP FVG/37.

Cambio di TG BM in modalità Wires-X
Se desiderate cambiare TG, dovrete entrare in modalità Wires-X e poi inserire (ad esempio) il codice #02241 per spostarvi sul multi protocollo Toscana; in altro modo, potrete uscire dalla funzione Wires-X, e utilizzare il DG-ID 41 (ad esempio) per effettuare il medesimo cambio di TG.

Connettere i TG fino a 5 cifre
In modalità Wires-X si possono lavorare tutti i TG fino alle 5 cifre, e sulla radio apparirà come nome TG XXXXX (dove le X indicano il numero del TG); mentre se il TG è compreso nell’elenco dei DG-ID configurato precedentemente, ci apparirà il nome elencato.
NOTA: Per i TG superiori alle 5 cifre, come detto prima, può essere usato solo l’elenco dei DG-ID, in base alla configurazione personale del nodo (in questo caso, non ce ne sono…).

Scaricare la lista dei DG-ID utilizzando la ricerca ALL in Wires-X
Per effettuare una ricerca in Wires-X, per vedere tutto l’elenco configurato nel nodo e poi selezionare il TG che desiderate connettere, sarà sufficiente entrare nel nodo Pi-Direct in Wires-X e fare la ricerca con il campo ALL; in questo modo il sistema vi restituirà l’elenco completo dei DG-ID, che potrete selezionare  per poi collegare l’ID desiderato.
NOTA: Effettuando la ricerca tramite il comando SEARCH & DIRECT che hanno a menu le radio Yaesu, non si avrà alcun risultato nella modalità Direct , perché questa funzione non è stata implementata.

Passaggio di modalità tra YSF Direct a YSF Classico
Un’altra funzione che possiede questo  sistema è quello di poter passare da una gestione YSF Direct ad una gestione YSF Classica, ovvero quella utilizzata comunemente negli hotspot Pi-Star classici.
Per effettuare questo cambio di modalità, sarà sufficiente entrare in modalità Wires-X e scollegare la radio dal nostro sistema, attraverso il tasto apposito (solitamente il pulsante BAND, ma dipende dai vari modelli di radio). Successivamente si procederà a collegare direttamente la room che vi interessa; per esempio la Room Italy in YSF inserendo il codice #27003, e vi collegherete nella maniera classica.
Una volta terminato l’uso, se desiderate rientrare in modalità Direct non dovete fare altro che scollegare la room nel modo sopra descritto, per poi collegare il sistema con il codice #00006, che è il codice associato al nodo YSF Direct.
Da ora, potrete ritornare ad effettuare le operazioni precedenti per connettere i vari TG (è possibile farlo anche senza scollegare la radio dal nodo, collegando direttamente la room con il codice #00006).
NOTA: Vi ricordo che questa operazione di switch tra i due sistemi, DEVE essere eseguita utilizzando il DG-ID impostato a 00.

 

Informazioni di funzionamento del sistema

 

Lista dei DG-ID abilitati in questo nodo Pi-Direct

Il mio nodo è costantemente connesso al Reflector #22220 di BM Italia.
Nel mio nodo è possibile accedere direttamente al reflector utilizzando i seguenti suoi DG-ID TX:
DG-ID TX: 1, 2, 3, 9, 11, 12, 13, 21, 22, 31, 32, 33, 41, 51, 61, 62, 71, 81, 82, 83, 84, 91, 92, 99, dove il DG-ID di Default è il 99 e il Local DG-ID è il 9.

Il DG-ID 9 (lo potete usare per fare un QSO Locale solo sul Reflector).
Il DG-ID 99 (viene utilizzato come DG-ID “di atterraggio” (primo accesso al reflecotr), per poi fare QSO locale solo in modalità C4FM). Se non avete mai effettuato una connessione a questo reflector, alla prima connessione verrete inseriti automaticamente sul DG-ID 99.

NOTA: Viene utilizzato e cambiato solo il DG-ID TX, mentre il DG-ID RX deve sempre rimanere impostato a 00.

Gli altri DG-ID disponibili nel reflector YSF 22220, sono:

È anche possibile disconnettersi dal reflector 22220, attraverso l’apposito comando in C4FM.

Una volta sconnessi, potrete connettere il sistema in YSFDirect connettendo la room #00006, oppure selezionare un altro Reflecotr a cui connettervi.

NOTA: Il mio nodo, dopo 30 minuti di inattività, si riconnetterà automaticamente al reflector 22220, attraverso la procedura interna di Back To Home.

Per ulteriori informazioni di dettaglio riguardanti il funziopnamento del Reflector YSF #22220, leggete l’ottimo articolo che trovatre sul sito di dmrbrescia.it .

 

Ringraziamenti agli amici collaboratori del progetto e allo staff dei beta tester Pi-Direct

In questo articolo i miei ringraziamenti vanno innanzitutto a chi mi ha supportato e consigliato durante tutta la fase del progetto. I loro nomi e nominativi li avete letti nel testo dell’articolo, spero di non essermi dimenticato di citarne qualcuno… 

Ringrazio ancora i colleghi sperimentatori Andrea IW4EHJ, David IK5XMK, Antonio IU5JAE e Antonio IZ0MXY, che assieme a me continuano costantemente a fare dei test al sistema Pi-Direct, suggerendo aggiornamenti e fornendo dei preziosi consigli che ci permettono di migliorare ulteriormente questa nuova distribuzione.
Ulteriori ringraziamenti vanno anche ai Team di DMR Brescia (dmrbrescia.it) e BM2222 Master Server Italia.

 

Conclusioni

Come sempre, rimango a vostra disposizione via email, ma soprattutto sul canale Telegram omonimo (Pi-Direct Italia), per potervi dare ulteriori informazioni al riguardo dell’argomento trattato.

Auguro a tutti buone prove e buona sperimentazione!

’73 de Paolo IV3BVK (K1BVK)