2024年12月1日日曜日

Pico Stack SDR (Si5351A) 7MHz ソフトウェア検波 受信テスト

7MHz RFアンプをPico Stack SDR(Si5351A)のミキサに接続し、ソフトウェア検波による受信テストを行いましたが、かろうじて受信できました。 
●ZEPエンジニアリング株式会社公開
【Pico SDR IQ.uf2】AM検波プログラムにLSB・USB・CWを追加






動画







ブロック図

























回路図
7MHz RFアンプ
（アンプしても感度悪い）




















































Arduino IDE
【ボード：Raspberry Pi　Pico】

プログラム 
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal.h>
//LiquidCrystal(rs, enable, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal lcd(4, 5, 0, 1, 2, 3);

//pico sdk libraries
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include "pico/stdlib.h"
#include "pico/multicore.h"
#include "hardware/gpio.h"
#include "hardware/timer.h"
#include "hardware/irq.h"
#include "hardware/adc.h"
#include "hardware/pwm.h"

  
int audio_slice; //PWM slice for audio
int audio_gain = 3; //audio gain
const int pushSwitchPin = 10; //Reception mode change push switch (LSB→USB→CW→AM)
//Si5351A関係の定義
#define Si5351A_ADDR 0x60
#define MSNA_ADDR 26
#define MSNB_ADDR 34
#define MS0_ADDR 42
#define MS1_ADDR 50
#define MS2_ADDR 58
#define CLK0_CTRL 16
#define CLK1_CTRL 17
#define CLK2_CTRL 18
#define OUTPUT_CTRL 3
#define XTAL_LOAD_C 183
#define PLL_RESET 177
const uint32_t XtalFreq = 25000000;
uint32_t divider;
uint32_t PllFreq;
uint8_t mult;
uint32_t num;
uint32_t denom;
uint32_t l;
float f;
uint32_t P1;
uint32_t P2;
uint32_t P3;
float result;

//Rotary endoder関係の定義
#define ENC_A 17
#define ENC_B 14
volatile uint8_t old_value = 0x11;
volatile uint8_t value = 0;
volatile uint8_t D;
volatile int8_t count = 0;

//STEP関係の定義
#define SW_STEP 11
uint16_t STEP = 10000; //STEP 初期値

//VFO関係の定義
const uint32_t LOW_FREQ = 28000000; //下限周波数7MHz
const uint32_t HI_FREQ = 28800000; //上限周波数7.2MHz
uint32_t FREQ = 28000000; //VFO周波数初期値
uint32_t FREQ_OLD = FREQ; //周波数の前の値
int16_t df = 130; //周波数補正値(Hz)
String freqt = String(FREQ);
String freqtB = String(FREQ);
String fH_old = "";
String fM_old = "";
String fL_old = "";

//ROtary encoder 割込みサービスルーチン
void rotary(){
  value = (digitalRead(ENC_B)<<1) | digitalRead(ENC_A);
  if(old_value != value){
    D = ((old_value << 1) ^ value) & 3;
    if(D < 2){
      count += 1;
    }else{
      count -= 1;
    }
  if(count >= 4){
    FREQ += STEP;
    count = 0;
  }else if(count <= -4){
    FREQ -= STEP;
    count = 0;
  }
  FREQ = constrain(FREQ,LOW_FREQ,HI_FREQ); //VFOの下限と上限を超えないように
  old_value = value;
  }
}

//レジスタに１バイトデータを書き込む。
void Si5351_write(byte Reg , byte Data){
  Wire.beginTransmission(Si5351A_ADDR);
  Wire.write(Reg);
  Wire.write(Data);
  Wire.endTransmission();
}

//Si5351Aの初期化
void Si5351_init(){
  Si5351_write(OUTPUT_CTRL,0xFF); //Disable Output
  Si5351_write(CLK0_CTRL,0x80); //CLOCK0 Power down
  Si5351_write(CLK1_CTRL,0x80); //CLOCK1 Power down
  Si5351_write(CLK2_CTRL,0x80); //CLOCK2 Power down 
  Si5351_write(XTAL_LOAD_C,0x92); //Crystal Load Capasitance=8pF
  Si5351_write(PLL_RESET,0xA0); //Reset PLLA and PLLB
  Si5351_write(CLK0_CTRL,0x4F); //CLOCK0 Power up
  Si5351_write(OUTPUT_CTRL,0xFE); //Enable CLOCK0
}

void VFO_Set(uint32_t freqency){
  
//PLLのセット
  divider = 900000000 / freqency;
  if (divider % 2) divider--;
  PllFreq = divider * freqency;
  mult = PllFreq / XtalFreq;
  l = PllFreq % XtalFreq;
  f = l;
  f *= 1048575;
  f /= XtalFreq;
  num = f;
  denom = 1048575;
  P1 = (uint32_t)(128 * ((float)num /(float)denom));
  P1 = (uint32_t)(128 * (uint32_t)(mult) + P1 - 512);
  P2 = (uint32_t)(128 * ((float)num / (float)denom));
  P2 = (uint32_t)(128 * num -denom * P2);
  P3=denom;
  Parameter_write(MSNA_ADDR,P1,P2,P3);

//MultiSynth（分周器）のセット
  P1 = 128 * divider - 512;
  P2 = 0;
  P3 = 1;
  Parameter_write(MS0_ADDR,P1,P2,P3); 
}

//レジスタにパラメータP1,P2,P3を書き込む。
void Parameter_write(uint8_t REG_ADDR,uint32_t Pa1,uint32_t Pa2,uint32_t Pa3){
  Si5351_write(REG_ADDR + 0,(Pa3 & 0x0000FF00) >> 8);
  Si5351_write(REG_ADDR + 1,(Pa3 & 0x000000FF));
  Si5351_write(REG_ADDR + 2,(Pa1 & 0x00030000) >> 16);
  Si5351_write(REG_ADDR + 3,(Pa1 & 0x0000FF00) >> 8);
  Si5351_write(REG_ADDR + 4,(Pa1 & 0x000000FF));
  Si5351_write(REG_ADDR + 5,((Pa3 & 0x000F0000) >> 12) | ((Pa2 & 0X000F0000) >> 16));
  Si5351_write(REG_ADDR + 6,(Pa2 & 0x0000FF00) >> 8);
  Si5351_write(REG_ADDR + 7,(Pa2 & 0x000000FF)); 
}

//周波数表示
void Freq_Disp(long frequency){
  freqt = String(frequency);
  freqtB = String(frequency/4); 
  String fH = freqt.substring(0,1);
  String fM = freqt.substring(1,4);
  String fL = freqt.substring(4,6); 
  String fHB = freqtB.substring(0,1);
  String fMB = freqtB.substring(1,4);
  String fLB = freqtB.substring(4,6);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(3,0);  
  if (STEP == 10)lcd.print("10Hz");
  if (STEP == 100)lcd.print("100Hz");
  if (STEP == 1000)lcd.print("1KHz");
  if (STEP == 10000)lcd.print("10KHz"); 
//MHzの表示 
  lcd.setCursor(1,1); 
  lcd.print(fH);
  lcd.setCursor(2,1); 
  lcd.print("."); 
  lcd.setCursor(9,1);
  lcd.print(fHB);     
  fH_old = fH;
//KHzの表示    
  lcd.setCursor(3,1); 
  lcd.print(fM);  
  lcd.setCursor(10,1);  
  lcd.print(fMB);   
  fM_old = fM;
//Hzの表示   
  lcd.setCursor(6,1); 
  lcd.print(fL); 
  lcd.setCursor(13,1); 
  lcd.print(fLB);   
  fL_old = fL;  
}

//STEP表示
void Step_Disp(){
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(1, 0);     
  if (STEP == 10)lcd.print("10Hz");
  if (STEP == 100)lcd.print("100Hz");
  if (STEP == 1000)lcd.print("1KHz");
  if (STEP == 10000)lcd.print("10KHz");
  Freq_Disp(FREQ);
}

//STEP切り替え
void Set_Step(){
  if (STEP == 10){
    STEP = 10000;
  }else{
    STEP /= 10;
  }
  delay(10);
  Step_Disp();
  while(digitalRead(SW_STEP) == LOW){
    delay(10);
  }
}

enum DemodulationMode { LSB, USB, CW, AM };
DemodulationMode currentMode = LSB;

   
    
//モード表示
void Mode_Disp(){
 lcd.setCursor(13, 0);
 if (currentMode == 0)lcd.print("LSB");
 if (currentMode == 1)lcd.print("USB");
 if (currentMode == 2)lcd.print("CW ");
 if (currentMode == 3)lcd.print("AM "); 
}
void setup(){ 
  Serial.begin( 9600 );
  Wire.setSDA(12);  //SDA 
  Wire.setSCL(13);  //SCL   
  Wire.begin();   
  pinMode(ENC_A, INPUT_PULLUP); //ロータリーエンコーダ 
  pinMode(ENC_B, INPUT_PULLUP);
  pinMode(SW_STEP, INPUT);    
  pinMode(25, OUTPUT);  // pico built-in LED 
  pinMode(pushSwitchPin, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(ENC_A, rotary, CHANGE);//ロータリーエンコーダ割込み設定
  attachInterrupt(ENC_B, rotary, CHANGE);  
  lcd.begin( 16, 2 ); 
  lcd.clear();  
  Si5351_init(); //Si5351Aの初期化  
  Step_Disp();  
  VFO_Set(FREQ + df);
  Freq_Disp(FREQ);
  Mode_Disp();

//ADC init
  adc_init();
  adc_gpio_init(26); //GPIO 26
  adc_select_input(0); //GPIO26 is ADC channel 0    
  adc_set_clkdiv(0); //ADC clock: 48MHz    
  adc_gpio_init(27); //GPIO 27
  adc_select_input(1); //GPIO27 is ADC channel 1
  adc_set_clkdiv(0); //ADC clock: 48MHz
  
  //PWM init for Audio (GPIO15, PWM7B)
  gpio_set_function(15, GPIO_FUNC_PWM); //use GPIO15 as PWM
  audio_slice = pwm_gpio_to_slice_num(15); //get the slice number
  pwm_set_enabled(audio_slice, true); //enable the PWM channel
  pwm_set_wrap(audio_slice, 255); //PWM frequency divider setting 
  pwm_set_chan_level(audio_slice, PWM_CHAN_B, 128);  

 
  
}

void loop(){  
  digitalWrite(25, HIGH);  // Built-in LED lights up during sampling
 //read ADC (In-phase channel)
    adc_select_input(0);
    int adc_data_I = adc_read(); //0 to 4095 
    
    //read ADC (Quadrature channel)
    adc_select_input(1);
    int adc_data_Q = adc_read(); //0 to 40965 
    
    //remove the offset and normalize the values
    float I_signal = (float)(adc_data_I-2048)/2048.0f; //-1.0f to 1.0f
    float Q_signal = (float)(adc_data_Q-2048)/2048.0f; //-1.0f to 1.0f
    

  if (digitalRead(pushSwitchPin) == LOW) {
    delay(50); // Debounce delay
    currentMode = static_cast<DemodulationMode>((currentMode + 1) % 4);
    while (digitalRead(pushSwitchPin) == LOW); // Wait for switch release
    delay(50); // Debounce delay 
    Mode_Disp();      
  }   
  switch (currentMode) {
    case LSB:        
      result = I_signal - Q_signal;
      break;
    case USB:       
      result = I_signal + Q_signal;
      break;
    case CW:       
      result = I_signal * Q_signal;
      break;
    case AM:
      result = sqrt(I_signal*I_signal + Q_signal*Q_signal); 
      break;
  }

   //PWM output (you can change the value "0.1f" to adjust suitable volume.)
    pwm_set_chan_level(audio_slice, PWM_CHAN_B, (int)(256.0f * result * (float)audio_gain * 0.1f) ); 

  if(digitalRead(SW_STEP) == LOW)Set_Step();
  if(FREQ != FREQ_OLD){ //周波数FREQが変わったら、Si5351Aの周波数を変更
    VFO_Set(FREQ + df);
    Freq_Disp(FREQ);
    FREQ_OLD = FREQ; //変更された周波数を保存
    Mode_Disp();    
  } 
}


時刻:
ラベル: ,

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