Raspberry Pi PicoによるSDR受信テスト。Si5351A 7MHz VFO→直交ミキサ→Raspberry Pi Pico：ZEPエンジニアリング株式会社公開【5_PicoStackSDR_program.zip】Pico SDR IQ.c - プログラムを下記サイトを参考にSSB検波【I_signal - Q_signal】に入替てSSB CWの 受信テストを行いました（デジタルフィルタ未使用）
動画
参考サイト
●ZEPエンジニアリング株式会社：
●github.com/JR3XNW
●ソフトウェアラジオの自作！dsPICで計算した音を聴く
●JH7UBC局ブログ
回路図
直交ミキサ基板
●同ブログ
●uSDXトランシーバー記事【http://ja2gqp.blogspot.com/2021/】【https://hf5l.pl/en/transceiver-usdx-with-arduino-nano/】
アンプ基板
ブレットボード用にアンプ基板を製作
●同ブログ
Si5351A クロックジェネレータ
CLK0・CLK1波形
●同ブログ関連記事
【Si5351Aクロックジェネレータ(90度位相シフト）】※7MHzはCLK1が遅れます
.png) |
| CH1-CLK0 CH2-CLK1 |
プログラム Arduino IDE【ボード：Raspberry Pi Pico】
#include <Wire.h>
#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
//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 SW1 = 22;
const int SW2 = 17;
float result;
//Si5351A関係の定義
#define Si5351A_ADDR 0x60
#define OUTPUT_CTRL 3 //Output Enable Control
#define CLK0_CTRL 16 //CLK0 Control
#define CLK1_CTRL 17 //CLK1 Control
#define CLK2_CTRL 18 //CLK2 Control
#define MSNA_ADDR 26 //Multisynth NA Parameters
#define MSNB_ADDR 34 //Multisynth NB Parameters
#define MS0_ADDR 42 //Multisynth0 Parameters
#define MS1_ADDR 50 //Multisynth1 Parameters
#define MS2_ADDR 58 //Multisynth2 Parameters
#define CLK0_PHOFF 165 //CLK0 Initial Phase Offset
#define CLK1_PHOFF 166 //CLK1 Initial Phase Offset
#define PLL_RESET 177 //PLL Reset
#define XTAL_LOAD_C 183 //Crystal Internal Load Capacitance
uint32_t frequency;
const uint32_t XtalFreq = 25000000; //25MHz
uint32_t P1;
uint32_t P2;
uint32_t P3;
uint32_t PllFreq;
uint32_t l;
float f;
uint8_t mult;
uint32_t num;
uint32_t denom;
uint32_t divider;
char PLL;
uint8_t PLL_ADDR;
uint8_t MS_ADDR;
// OLED設定
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0);
//Rotary endoder関係の定義
#define ENC_A 21
#define ENC_B 20
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 5
uint16_t STEP = 10000; //STEP 初期値
//VFO関係の定義
const uint32_t LOW_FREQ = 7000000; //下限周波数
const uint32_t HI_FREQ = 7200000; //上限周波数
uint32_t FREQ = LOW_FREQ; //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 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;
}
}
//Si5351のレジスタに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); //Reg3 Disable Output
Si5351_write(CLK0_CTRL,0x80); //Reg16 CLOCK0 Power down
Si5351_write(CLK1_CTRL,0x80); //Reg17 CLOCK1 Power down
Si5351_write(CLK2_CTRL,0x80); //Reg18 CLOCK2 Power down
Si5351_write(XTAL_LOAD_C,0x92); //Reg183 Crystal Load Capasitance=8pF
Si5351_write(PLL_RESET,0xA0); //Reg177 Reset PLLA and PLLB
Si5351_write(CLK0_CTRL,0x4F); //Reg16 CLOCK0 Power up
Si5351_write(CLK1_CTRL,0x4F); //Reg17 CLOCK0 Power up
// Si5351_write(CLK2_CTRL,0x4F); //Reg18 CLOCK0 Power up
Si5351_write(OUTPUT_CTRL,0xFC); //Reg3 Enable CLOCK0,CLOCK1
}
//PLLの設定
void PLL_Set(char Pll,uint32_t Freq,uint32_t Div){
PllFreq = Div * Freq; //fvco =d * fout
mult = PllFreq / XtalFreq; //整数部 mult = a = fvco / fxtal
l = PllFreq % XtalFreq; // L = fvco % fxtal
f = l;
f *= 1048575;
f /= XtalFreq;
num = f;
denom = 1048575;
P1 = (uint32_t)(128 * ((float)num /(float)denom)); //128*(b/c)
P1 = (uint32_t)(128 * (uint32_t)(mult) + P1 - 512); //128*a + (128*(b/c))-512
P2 = (uint32_t)(128 * ((float)num / (float)denom)); //128*(b/c)
P2 = (uint32_t)(128 * num -denom * P2); //128*b–c*(128*(b/c))
P3=denom;
if (Pll == 'A')
{
PLL_ADDR = MSNA_ADDR;
}else
{
PLL_ADDR = MSNB_ADDR;
}
Parameter_write(PLL_ADDR,P1,P2,P3);
}
//MultiSynth（分周器）のセット
void MS_Set(uint8_t MS_No,uint32_t Div){
P1 = 128 * Div - 512;
P2 = 0;
P3 = 1;
switch(MS_No){
case 0:
MS_ADDR = MS0_ADDR;
break;
case 1:
MS_ADDR = MS1_ADDR;
break;
case 2:
MS_ADDR = MS2_ADDR;
break;
default:
MS_ADDR = MS0_ADDR;
}
Parameter_write(MS_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);
String fH = freqt.substring(0,1);
String fM = freqt.substring(1,4);
String fL = freqt.substring(4,6);
//STEP表示
u8g2.clearBuffer(); // バッファのクリア
u8g2.setFont(u8g2_font_timB10_tf);
u8g2.setCursor(10,15);
if (STEP == 10)u8g2.print("10Hz");
if (STEP == 100)u8g2.print("100Hz");
if (STEP == 1000)u8g2.print("1KHz");
if (STEP == 10000)u8g2.print("10KHz");
u8g2.sendBuffer();
//MHzの表示
u8g2.setFont(u8g2_font_timB24_tf);
u8g2.setCursor(10,50);
u8g2.print(fH);
fH_old = fH;
//KHzの表示
u8g2.setCursor(35,50);
u8g2.print(fM);
fM_old = fM;
//Hzの表示
u8g2.setCursor(90,50);
u8g2.print(fL);
u8g2.sendBuffer();
fL_old = fL;
}
//STEP表示
void Step_Disp(){
u8g2.clearBuffer(); // バッファのクリア
u8g2.setFont(u8g2_font_timB10_tf);
u8g2.setCursor(10,15);
if (STEP == 10)u8g2.print("10Hz");
if (STEP == 100)u8g2.print("100Hz");
if (STEP == 1000)u8g2.print("1KHz");
if (STEP == 10000)u8g2.print("10KHz");
u8g2.sendBuffer();
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);
}
}
void si5351(){
//PLLAのセット 900MHz,CLK0=10MHz
//N(divider) = fvco(PLLA) / fout(CLK0)
frequency = FREQ;
divider = 900000000 / frequency; //divider = fvco / fout
if (divider % 2) divider--;
PLL_Set('A',frequency,divider);
//CLK0の設定
Si5351_write(CLK0_CTRL,0x4C); //Reg16 Sorce PLLA
MS_Set(0,divider);
Si5351_write(CLK0_PHOFF,0);//CLK0 delay 0
//CLK1の設定
Si5351_write(CLK1_CTRL,0x4C); //Reg17 Sorce PLLA
MS_Set(1,divider);
Si5351_write(CLK1_PHOFF,divider);//Reg166 delay T/4 (90degree)
Si5351_write(PLL_RESET,0xA0); //Reg177 PLLA and PLLB
}
void setup(){
Wire.setSDA(12); //SDA
Wire.setSCL(13); //SCL
Wire.begin();
//ロータリーエンコーダとSTEP使用ピンの設定とプルアップ
pinMode(ENC_A, INPUT_PULLUP);
pinMode(ENC_B, INPUT_PULLUP);
pinMode(SW_STEP, INPUT_PULLUP);
pinMode(25, OUTPUT); // pico built-in LED
pinMode(SW1, INPUT_PULLUP);
pinMode(SW2, INPUT_PULLUP);
//ロータリーエンコーダ割込み設定
attachInterrupt(ENC_A, rotary, CHANGE);
attachInterrupt(ENC_B, rotary, CHANGE);
// OLED 初期表示
u8g2.begin (); // OLEDの初期化
u8g2.setFlipMode(0); // 画面の向きを設定、数字を変えると向きが変わる
u8g2.clearBuffer(); // バッファのクリア
u8g2.setFont(u8g2_font_timB18_tf);
u8g2.drawStr(0, 30, "PICO SDR");
u8g2.sendBuffer(); // バッファを転送して表示
delay(2000);
u8g2.clearBuffer(); // バッファのクリア
Step_Disp();
Freq_Disp(FREQ);
//Si5351Aの初期化
Si5351_init();
si5351();
//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 (GPIO16, PWMチャネル0A)
gpio_set_function(16, GPIO_FUNC_PWM); //GPIO16をPWM出力設定
audio_slice = pwm_gpio_to_slice_num(16); //GPIO16 PWMスライス宣言
pwm_set_enabled(audio_slice, true); //PWM出力有効
pwm_set_wrap(audio_slice, 255); //PWMの分解能力を255に設定
pwm_set_chan_level(audio_slice, PWM_CHAN_A, 128);//GPIO16-0ACh Duty設定
}
void loop(){
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
si5351();
Freq_Disp(FREQ);
FREQ_OLD = FREQ; //変更された周波数を保存
}
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
result = I_signal - Q_signal; //SSB検波
//復調信号出力設定
pwm_set_chan_level(audio_slice, PWM_CHAN_A, (int)(256.0f * result * (float)audio_gain * 0.1f) );
//int PWM = (int)(256.0f * result * (float)audio_gain * 0.1f);
//Serial.println(PWM); //シリアルプロッタ
}
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