Se trata de un módem capaz de modular/demodular en AFSK a 1200 bps cumpliendo la normativa Bell 202.
Comunicación entre las placas del satélite
El satélite deberá ser capaz de recibir y reenviar las tramas de las estaciones terrestres dentro de su campo de “visión local”, así como de interpretar datos de telemetría y telecontrol. Toda esta información deberá “pasar” por el módem, siendo capaz de modular y demodular estas señales.
Las partes que estarán en contacto con la “placa módem” serán la CPU, el TX y el RX. La CPU enviará los datos en RS-232 que la placa módem deberá convertir a formato de paquetes AX.25. Del mismo modo, esta placa enviará datos a la CPU en AX.25. que previamente habrá convertido en RS-232.
La comunicación entre la placa módem y el transceptor (RX y TX) será directa. Los datos que salgan del receptor serán enviados al módem para demodularlos. Del mismo modo las tramas que salgan moduladas, irán directamente al transmisor para ser enviadas a la Tierra.
El módem AFSK recibe las tramas (AX.25) del RX, moduladas en AFSK. Una vez demoduladas a través del chip FX614 pasarán a un controlador “uControlador” que las traducirá a niveles TTL para la posterior comunicación entre la placa módem y la CPU del satélite. De la misma manera el módem ha de poder recibir tramas en niveles TTL de la CPU y a través del uControlador convertirlas al protocolo AX.25. Otra vez pasarán por el módem y serán moduladas a ASFK para su posterior transmisión.
Estas tramas de las que hablamos, contienen los paquetes de información que deberán ser procesados en sus respectivos destinos. La información que contienen aprs, datos, posicionamiento, telemetría…
La velocidad principal del módem será de 1200bps, pues el chip/módem (FX614) viene configurado de esta manera. Para futuros proyectos se estudiará la posibilidad de que funcione a 9600 bps. Esta velocidad se podría conseguir a través de un sofisticado y complejo de filtros, que utilizarían las entradas y salidas A/D y D/A del uControlador. Hay que considerar en todo momento, que estamos delimitados por el tiempo y especialmente por el espacio. Nos estamos refiriendo a un Cubesat cuyas medidas no sobrepasan los 10 x 10 x 10 cm y un Kg de masa.
Por otro lado, se estudiará la posibilidad de insertar un sistema DCD, que permitirá guardar en un búfer las diferentes tramas que se pueden dar al mismo tiempo y ponerlas en cola.
Módem AFSK
Después de muchas consideraciones se ha conseguido encontrar un integrado (FX614) con las especificaciones pedidas, para ser el principal chip en la parte esencial del modem AFSK.
El consumo es muy bajo y soporta las temperaturas previsibles en el espacio. Además el cristal con el que trabaja este integrado es fácil de conseguir en el mercado.
Además este integrado permite detectar y descodificar señales de muy baja amplitud. Hay que añadir que se colocaran unos condensadores de desacoplo en TX y RX para evitar que señales externas puedan entrar por nuestra banda de paso. Las pistas del trasmisor y receptor se harán con la medida más corta posible, así como se tendrá extremo cuidado con la masa, para proteger la banda de paso atenuando al máximo las señales interferentes.
La circuiteria externa requerida por el chip no es excesiva, circunstancia que se agradece por la limitación del espacio interior. Consiste en un circuito oscilador que utiliza un cristal oscilador (3.58MHz) muy común en este tipo de implantaciones. Lleva un condensdor de desacoplo a la entrada de voltaje para evitar “offsets” indeseados.
No es conveniente utilizar un condensador electrolítico, debido a que su inestabilidad en ambientes extremos podría explosionar poniendo en peligro la misión.
Modos de control lógico
En modo “Zero-Power” es el “mode sep” que permite poner el modem en estado inactivo. En los demás sistemas de control parar hacer una lectura de RX o para enviar una trama en TX es preciso esperar un tempo de 20ms, com la finalidad d’estabilizar los niveles, los filtros y el oscilador.
Funcionamiento interno
La señal de recepción atraviesa un amplificador para ser después filtrada. De esta manera las pequeñas señales son detectadas. La función del filtro es evitar el retardo de grupo y atenuar las frecuencias que están fuera de nuestra banda de paso.
El detector de energía compara la señal que se está recibiendo con un nivel de referencia. Si durante un cierto periodo de tiempo, la señal resulta que no pasa este nivel, detector colocará un “1” y nos avisará del que está pasando.
El FSK Demodulador, convierte una señal de 1200 Hz FSK en un “1” lógico y la señal 2200Hz FSK en un “0” lógico.
Trama AX.25
La trama final AX.25 con la que funcionará la comunicación del satélite SalleSat será la siguiente:
Hay que destacar que todos estos datos serán procesados en el microcontrolador integrado en la placa MODEM. El objetivo del software será primeramente discernir que la trama sea para el satélite en caso de recepción. Y colocar las direcciones destino en caso de enviar tramas de telemetrías.
A su vez otra función principal será calcular el checksum y validar todas las tramas mediante el software del microprocesador. Y en caso de estar ocupada mantener una señal de espera.
Una vez validado y comprobado estas dos tareas la parte de información será enviada a la CPU. En caso de que la CPU sea la que emite, la función será introducirla en la trama para su posterior envío.
Placa de pruebas
Uno de los platos fuertes de esta nueva entrega es la implementación de una placa de pruebas. Su diseño no ha sido aleatorio ni mucho menos. Y es que una de las especificaciones del satélite SalleSat desde el primer día, es que funcionara siempre y para ello tenía que estar hecho con tecnología ya existente y probada.
Desde hace casi una década que existe PIC-ENCODER. Este MODEM recibe tramas APRS y las envía al hyperterminal del Windows. Está más que probado su funcionamiento, aunque todavía hay que mejorarla.
Dado que el procesador que integra esta placa es un 16f84, (estudiado durante el curso) se nos quedará corto para nuestros propósitos. Ya que su capacidad es de 1kB escaso. Por lo que vemos, las tramas que recibe se cortan. Para ello, necesitaremos un chip con mayor capacidad.
El 16f87 será el chip que nos solucione este problema. Sus 4kB de capacidad deberían bastarnos para poder pasar la trama entera sin que se corte. Este será el siguiente punto a cumplir, modificar el código del programa para adaptarlo a este nuevo integrado.
Paralelamente, continuo intentando descifrar el código ensamblador con el que viene el PIC-ENCODER para poder adaptarlo a nuestras necesidades partiendo de esta base, que lleva funcionando tantos años. Se está haciendo difícil esta parte, pero no es imposible y no se desiste en el intento, al final caerá.
Como bien se puede observar, el otro integrado de peso es el FX614. Ya se comentó al principio del proyecto y yo creo que es la mejor opción para implementar la placa.
Cabe destacar que la placa de la imagen solo incluye la parte de recepción de la PIC-ENCODER y se ha adaptado a las necesidades del SALLESAT, por lo que muchos jumpers y conexiones han sido omitidas para nuestro favor. Esta placa está funcionando y será la base.
Segmento espacio:
