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無線電收發機與個人電腦連線
(ICOM 系列,下)

No.18   1994 June   p87~93,   by 林茂榮 / BV5OC 彰化郵政 575 號信箱



前言

    當我準備 ICOM 收發機與電腦介面的技術文章與同好切磋,至今也只有一年左右的時間,在這段期間,ICOM 又出了幾種機型,除了反映 出經濟不景氣,朝向精簡低價的策略外 (公司稱是為了新手操作方便),另外有了很大的改變是,收發機與電腦介面的標準又向前跨了一 大步。

    以往在電腦介面上,一方面,使用者可能大多不碰這個功能,所以廠商自然對缺點或操作不便的改進,就沒有那麼迫切,這次趁著重新規 劃收發機內微電腦晶片之便,對電腦介面做了重大的修改,對使用者方便不少。

    ICOM 收發機因為採用的遙控介面比較特殊,融入網路的雛型概念,例如以前,每部 ICOM 的機種都有特殊的代號,這樣才能使並聯接電 腦介面的機子,可以彼此分辨,不會混淆不清:而介面的傳速,也可以在 1200BPS 及 2400BPS 之間選擇,不過這些都得打開收發機的蓋 子,由硬體插腳來更動。而最近改良的結果,不論是機子代號或是介面傳速,甚至 RS-232 的資料格式,都可以利用面板上的開關來設定 ,而介面傳速,更可以高達 9600BPS。

    不過,我發現有些老毛病還是沒有改,也就是收發機回應出來的資料,沒有攜帶代號,因此,並聯 ICOM 機子使用時,依然有些麻煩。例 如,我電腦使用同一介面,並聯控制兩部 ICOM 收發機,ICOM-735 及 ICOM-275,由電腦操控均稱順利,但是當我在 ICOM-735 上,按了 一下模式鈕中的 AM,麻煩來了,接在一起的 ICOM-275 也跑到 AM 模式去了。

    本文前半部 (上) 已經討論過 ICOM CI-V 的介面原理,它融入了網路概念,使得要建立操控系統方便不少。相信有了 ICOM 收發機電腦 介面控制指令,想利用這些詳細資料來一展身手,自由發揮了。而 ICOM 列表機並聯介面用程式只是帶點展示的作用,論實用或方便,根 本談不上。

    這次緊接著要來談 ICOM 收發機用的硬體介面線路,及一些現成商品 ICOM 收發機遙控軟體;另外,這些介面往往成為無心插柳的柳蔭, 例如剛剛提過的 ICOM IC-735,本身沒有鍵盤可以輸入操作頻率,因此,便有人利用這些方便的控制介面,來當做鍵盤使用,文末最後, 就談這方面的技術與應用。


CT-17

    因為收發機電腦介面的電子訊號採用 TTL 位準,與電腦的串列介面 RS-232 電子訊號不匹配,無法彼此溝通。最簡單的是在這兩者之間 ,加上一電子介面,使彼此的訊號能夠順利傳遞。

    基本上,TTL 與 RS-232 之間的差異,不只在電位上不同而已,TTL 以 5 伏代表 1,而 0 伏代表 0;而 RS-232 通常以 +12 伏代表 0,-12 伏代表 1,所以它們彼此除了電壓位準不一樣外,對數位的 1 與 0,也呈反相關係,因此,介面除了要調整電壓位準上的匹配外 ,也必須顛倒彼此的相位,才能順利又正常地溝通。

    TTL 與 RS-232 更精確的定義是:因為訊號位準在線路上,很難保持在一固定的位準上,對於 1 與 0 的定義,在實用上是採範圍式的定 義,凡位準大於 2.4 伏,就稱為 1,小於 0.4 伏就稱為 0。同樣地,對 RS-232,凡大於 +3 伏,稱為 0;小於 -3 伏,稱為 1。

    ICOM 的選購品中,CT-17 就是電腦介面,它的功用是做訊號的反相及位準的轉換,所不同的是,在 TTL 端,線路有四個並聯輸出入口, 這是因為 ICOM 採用網路的結構,訊號彼此不會衝撞,而藉著資料內的代號,可以有條理地進行溝通。


另一種方便的介面

    使用 CT-17 最不方便的是,它須要外加電源,當然可以從收發機背板上的 ACC 1 或 ACC 2 上取得,但是有時這些插孔另有它用,比如 接錄音機或是 TNC 等,因此要從電源供應器上另拉一細線供給 CT-17。

    最近我看過一些有關電腦介面的小製作,它們都只插在電腦的 RS-232 上,不須外加電源,原來它們的電源是偷來的,因為 RS-232 本身 有些是做握手式溝通訊號用的,當不須要握手式溝通時,利用軟體,可以使這些腳保持在高電位,這雖是訊號,但可以提供約 10 毫安培 左右的電流,因此,只要耗電量不超過它所能負荷的,就可以拿它當電源。

    MAX-232 並不很貴,但是有此舊零件的恐怕不多,而在一般的電子材料店也不容易買到。參看圖 1,這是一種使用一般數位 IC 的線路, 來做 TTL 與 RS-232 之間的轉換。線路使用了一只 IC,它含有四個反及閘,分別供給資料發射、資料接收、可送資料 (CTS)、及要送資 料 (RTS) 使用,供給 ICOM 介面使用時,RTS 及 CTS 都用不到。

Fig 01
圖 1:可代替 CT-17 的 TTL 與 RS-232 轉換介面。



控制介面用的軟體

    電腦應用,一般要 "軟" "硬" 兼施才能成功,在這裡,發射機的控制指令格式,已經固定,雖然可以說是沒有完全的發揮空間,但 是也有不算低的挑戰,可以發揮想像力,改往如何控制下手;最簡單的是供做通訊記錄,也可以複雜到類似有頻譜的掃描功能。

    其中在業餘無線電愛好者廣泛使用的 ARIES-2,堪稱操作方便,基本上,它是一個專供使用收發機的終端軟體,除了控制收發機外,它可 以接用 TNC,配合收發機做數據通訊。同時,它不只可以控制 ICOM 廠牌,也支援了 YAESU 及 KENWOOD 廠牌的收發機。

    下面是使用 ARIES-2 的注意事項:

  1. 開機執行的設定很重要,可以從選單中的二項,選擇收發機廠牌機種。
  2. 硬體格式可以從外部驅動程式更改,在 ARIES-2 同一目錄下,可以看到有三個檔案名稱及內容如下:
    ICOM.DRV: com2:1200,n,8,1,cs0,ds0
    KENWOOD.DRV: com2:4800,n,8,2,ds0,cs0,asc
    YAESU.DRV: com2:4800,n,8,2,ds0,cs0

    這些都是預設值,但須配合收發機的設定,例如使用 ICOM IC-737 收發機,改用 9600BPS 傳速,則 ICOM.DRV 檔要改成 com2 9600,n,8,1,cs0,ds0
  3. 使用 ICOM 收發機時,還得輸入要控制收發機的代碼,常用的代碼參看 (上) 集,這些是預設值,你可以自行更改;詳細請參看 ICOM 的操作手冊。

    另外只對短波或監聽有興趣的朋友,另一軟體 SCORPIO,為 ARIES-2 的姊妹產品,但是前者更適合監聽及接收的資料整理。


可控制收發機的按鍵介面

    新興機種的無線電收發機,不論用的是什麼專業名稱,大都設計有可和電腦溝通的介面。實際上,這種功能只是順水推舟的設計而已,因 為收發機內的核心線路,既然都已利用了微電腦晶片,這事就顯得非常簡單。

    事實上,預留這些能透過電腦與外界溝通的介面,在業餘範疇內,真正用得上它的人,所占比例並不多。而就算是使用上了,能用得極為 得心應手的,恐怕又是鳳毛鱗角了。一來合適的軟體難找,二來更有其他的連線介面等問題。

    基本上,任何收發機所配備的電腦介面功能,都可做多功能用途。當然其中一定包括選擇工作頻率,這一點,很自然,也很重要,尤其是 某些收發機,為了小巧的設計,把可以直接輸入頻率的按鍵都去掉了,而代之以一跳 1MHz 或一個波段的按鍵 (UP/DOWN KEY) 及傳統的 頻率旋鈕。

    這在某些情況下操作起來是很不方便的,例如把收發機拿來做接收一般短波廣播時,選台就很不方便。

    而在折騰了幾年之後,才恍然大悟,何不利用現成的電腦介面所提供的功能,來製作一個主要是可以輸入頻率及一些附帶功能的按鍵介面。

    新興機種的收發機出現之後,因為製作技藝發達,收發機的精巧化,儼然成為一股勢不可擋的新潮流,就在這過程中,難免會有若干操作 功能成為俎上肉,淪為犧牲品。像是可輸入頻率的按鍵,就是一個典型的例子。其中像是 ICOM 的 IC-735、 IC-275、IC-475 等;YAESU 的 FT- 757 等,都是活生生的例子。

    就拿 FT-757 說吧,也許就因為大大地縮小機身尺寸,因而容納不下輸入頻率用的按鍵介面。但是當你要在不同波段之間選台,或要移動 幾個 MHz 的頻率時,你必須不停地轉動選台鈕,選台鈕雖有快慢的切換,但是一回到所要電台的頻率附近時,得又切回慢速,否則,一 溜煙就跳過所要的頻率。

    最後,我想出一個解決這問題的好辦法,那就是利用收發機現存的介面功能,設計一個按鍵,可以直接輸入頻率。此製作不僅適合一般人 ,以配合缺少直接輸入頻率的收發機使用。對於盲胞使用這類收發機。也是一種極為方便的裝置。


功能

    此製作主要是由一單晶片微電腦所構成,配合 16 只按鍵矩陣,及一些零件,就是一個完整的按鍵介面,當然它的靈魂是微電腦的軟體。

    此按鍵介面可由 FT-757 供電,毋須外加電源,而且利用 FT-757 本身機背的遙控 (REMOTE) 插孔或外接控制 (EX CNTL) 孔,便可做溝 通。此製作打算提供下列操作功能:

  • 直接輸入頻率,範圍從 500kHz 到 29999KHz。
  • 可以立刻選到 2.5、5、 10、15、20MHz 等標時台訊號。
  • 做頻率上下掃描。
  • 可以在最後使用的兩個頻率之間切換。
  • 選用 A/B VFO。
  • 可以鎖定選台調鈕,使其失效。

    這些特性都是根據 FT-757 收發機已具備的 CAT 功能,配合此製作內的單晶片微電腦軟體程式來完成的。


供 FT-757GX 的電腦鍵盤功能介面

    FT-757GX 收發機,本身含有可以和外界做操控溝通的電腦輔助收發機 (COMPUTER AIDED TRANSCEIVER; CAT) 介面,它可以供外界來控制 收發機的頻率及其他操作功能。請參看收發機操作手冊上的詳細說明,在此僅針對本按鍵介面線路說明。

    在 FT-757GX 機殼背面上有一標名為 EX CNTL 或 REMOTE 的三孔插座,它的中央接腳可以接受 4800 鮑的 TTL 串列訊號,閒置時是 +5 伏,它相當於邏輯的 "1" 或 "HIGH"。

    一般正常的串列數據資料,每位元當中,含有 1 爻啟始爻、8 爻資料爻及 2 爻停止爻。每爻相當於 208 微秒 (針對 4800 鮑傳速而言 ),為了控制收發機,每一個完整的指令,都必須含有 5 個位元。例如為了控制頻率,前 4 位元是頻率數據資料,而第 5 位元則是 16 進位的 "0A",它表示 "改變頻率" 的指令。

    而其他功能,前 4 位元的資料,都是一些填塞的假資料,沒有任何意義,而第 5 位元才是指令所在,例如 "05" 代表在 VFO A/B 之間 切換,"04" 則是鎖住調諧鈕。當然這些都不用你去動手,按鍵線路內的微電腦晶片,可以幫你去做這些事。


指令的傳送

Fig 02
圖 2:按鍵介面指令的資料流向
    要改到一個新的工作頻率上頭,那麼按鍵介面會把頻率做如下的安排,例如你要把 FT-757GX 調到 12345.67kHz。則 16 進位的 67、45 、23、01、及 0A 等 5 位元資料,當成指令送給收發機。前 4 位元是頻率資料,而第 5 位元則是指令,這 5 位元必須連續發送出來。 通常每位元的傳送間隔,彼此不能超過 100 毫秒,否則收發機無法正確接收資料。參看圖 2 是介面的資料流程,至於按鍵介面還有其他 功能,也都是利用這種方式來傳送指令。


8748 單晶片微電腦

    此按鍵介面的心臟是 MCS-48 系列的單晶片微電腦,此處選用 8748,是因為它含有 1K 位元的 EPROM、64 位元的 RAM、及 27 條的輸出 / 入線。所以看得出來,此單晶片微電腦已具備微電腦系統的大部份組成要件。要讓以此 8748 單晶片微電腦為主體的線路,執行程式的 功能,所須要外加的零件有 4MHz 石英晶體一只、一片 22pF 電容、及一只啟始重置的 1uF 電容,如此而已。
Fig 03
圖 3:完整的按鍵介面線路。

    至於讓線路活絡起來的關鍵,則是燒錄在 8748 內的組合語言程式。要把程式燒錄在 8748 內,並非一般程式燒錄器 (EPROM WRITER) 可 以做的,我是利用一片專用的介面卡燒錄的。如果想自行燒錄也可以,根據表一的程式碼即可。

表 1:可以控制 YAESU 收發機的按鍵介面內所使用程式的機械碼。

    另外也有幾種變通的辦法,把程式燒錄在一般的 EPROM 內,更改圖 3 按鍵介面線路,並改用可以外加程式且較便宜的單晶片微電腦,像 是 8048、8039 等。


按鍵介面指令

    下面要說明如何利用此按鍵介面來控制 FT-757 收發機。

  • 直接輸入頻率:按入你想工作的頻率之後,再接 F 鍵,FT-757 馬上就跳換到你輸入的頻率上。之所以選用 F 鍵,是因為 F 鍵剛好 在鍵盤的左下角。例如要選用 3985kHz,只要依序鍵入 3、 9、8、5、F 便行,但是如果輸入 5 位數,則毋須按 F 鍵。例如 14266kHz,則只要輸入 14266 就可以了。也可以輸入 MHz,例如 15MHz,則按 1、5、F;而 21MHz 則按 2、1、F。
  • 在最後選用的兩頻率之間切換:如果你在按 F 鍵之前,沒有鍵入任何數字,按下 F 鍵,會跳到前一次工作頻率上,再接一次 F,則又 回到原工作頻率上。
  • 選用標時台訊號:按 E 鍵,頻率可以依序跳到 2.5、5、 10、15、20MHz 上的標時台訊號,這可以讓你很方便核對標準時間,或當時 傳導狀況概要。
  • 鎖住旋鈕:按 D 鍵,可以鎖住旋鈕,這樣就不會因為不小心動到旋鈕,而讓工作頻率跑掉;或者是你利用遙控的方式,在另一隔壁房 間操作,可以不用擔心有不知情的人,去撥動旋鈕,而使工作頻率跑掉。
  • 掃描:A 鍵及 B 鍵,可以讓你做往下或往上的掃描。按 A 鍵可以使選台頻率往下掃描,B 鍵則往上掃描。


製作

Fig 04
圖 4:製作圖 3 按鍵介面的線路板。
Fig 05
圖 5:圖 4 的零件擺放示意圖。

    圖 3 是完整的線路,可以看出來的確非常簡單,可是別光看外表。8748 單晶片,實際上是一個微電腦,它可以有可觀的計算及執行功能 。線路板製作很簡單,參看圖 4 及圖 5。

    你也可以利用萬用板,做點與點之間的連線,這恐怕會比較費時。電源使用 13.5 伏,經由穩壓 IC。提供 +5 伏的真正電源給此線路。 +13.5 伏的電源可以從 FT-757 收發機背面的插座取得。

    前面說過,由於此按鍵介面只須要 +5 伏 / 60-90 毫安培的電源,所以利用穩壓 IC 來取得,甚至 FT-757 的另一輔助插孔,有 +8 伏 /100mA 電源輸出。我試過接用此電源,按鍵介面依然能夠正常工作。

    按鍵採用矩陣排列方式,每一行與每一列都彼此交接,此按鍵介面線路的程式,會連續地對每一行、列進行掃描,看看是否有按鍵被壓下 ,而由行與列斯測到的被壓下按鍵,就對應到鍵盤的唯一按鍵。

    本製作所用的鍵盤很普遍,容易買到。如果你想自製,可以使用按壓開關 (SPST) 自行連接,如圖 6 所示,把開關安排成 4x4 的矩陣, 每一行的開關,其中一支腳相互接在一起,每一列也同樣情形。製作完成後,根據圖 3,把按鍵做好標籤貼上。


線路說明

Fig 06
圖 6:自行製作鍵盤的接線示意圖。

    按鍵介面輸出的資料訊號從 FT-757 背後 EX CNTL 接頭的中間腳輸出,訊號接地則與電源接地共用。電晶體 Q2 除了有緩衝功能,也可 保護 8748,外接時,萬一弄錯接線,可以防止 8748 被破壞。而 Q1 則用來推動指示資料輸出狀況的 LED,它在輸入頻率數字之後,按 下 F 鍵之前,會呈閃亮狀態。它可以用來提醒目前按鍵是處在輸入未完成的狀態。C2 則是用來做為電源投入時,單晶片微電腦的重置動 作,它可以確保打開此按鍵線路電源時,微電腦 8748 能正常運作。

    雖然硬體看來簡單,但是軟體可就不一樣了。它本身包含有大約 600 行的組合語言程式。此程式必須時時刻刻掃描按鍵、處理中斷、儲 存按鍵資料、核對有無錯誤、把資料格式化、及把資料傳送出去等;且都在極短的一眨眼之間執行妥當。

    其實這也就是組合語言傲人的地方,所以,若無十足的把握,還是取得現成燒錄妥當的 8748 為宜,相信這樣可以省掉很多時間及麻煩。


按鍵介面與 FT-757 收發機的連接

    把 FT-757 電源關掉,同時也關掉電源。把隔離線做成的電源連接線,插入 FT-757 背面 PHONE 式插孔,以便取出 13.5 伏電源,如果 此電源已經被占用,可以嘗試從輔助插座取得 +8 伏電源。我曾如此用過,一直安然無恙,唯一的意外是,有一次收發機開著,我直接插 入,而造成收發機當機,使 FT-757 癱瘓,還好依據說明書,做重置的動作,便恢復正常。所以務必先關機,再做插接的動作。

    電源先接妥,資料線暫時擺一邊,然後打開電源,檢查一下按鍵介面電源是否 +5 伏,按一下數字鍵,看看 LED (DS1) 是否亮著,如果是 ,到此一切算正常。

    再利用示波器或三用電錶,監視按鍵介面的資料輸出線,按下 F 鍵,看看 LED 是否會熄掉,並仔細注視三用電錶的指針,是否會有些許 的顫動,這在三用電錶恐怕不容易看出來,若用示波器就會好多了。不過此時若 LED 熄掉,大抵上可以說一切是正常的。但是假如資料 線上的電壓超過 +5V,那千萬別接到 FT-757 上去,否則會傷到 FT-757 電腦介面的相關線路。

    再次把收發機關掉,電源也一併關掉,把按鍵介面的資料線接到 FT-757 背面 EX CNTL 插孔的中間腳,注意別與鄰腳短路了。打開收發 機及電源,好玩有趣的操作就要開始了。


操作

    在按鍵上直接輸入你喜愛的工作頻率,例如 1251kHz,那麼依序按下 1-2-5-1-F,FT-757 馬上跳到那個頻率上去。輸入其他一些頻率試看看 ,你會發現,很快地跳到指定的頻率去。

    按幾次 F 鍵,你會發現收發機是在兩個頻率之間切換。按 1- F,頻率是 1MHz,按 2-1-F,頻率是 21MHz。這就對了。

    按住 A 鍵,頻率往下掃描,而按 B 鍵,則頻率往上掃描。

    按 C 鍵,可以切換 VFO A 及 VFO B。D 鍵則可以鎖死選台鈕。 E 鍵則可以選標時台訊號,常用的 2.5、5、10、15、20MHz 等。

    如果你離開 E 鍵,執行其他操作功能後,又回到 E 鍵,則頻率會從 2.5MHz 開始,而不是緊接上次的標時台頻率。


結論

    上面按鍵介面使現存的收發機有了更強的功能,重新找回被犧牲掉的按鍵,除了彌補直接輸入頻率的功能外,還提供其他功能。雖然功能 複雜,還好,製作簡單。這是因為借重 8748 單晶片微電腦的簡單硬體結構,與方便的軟硬體功能。此按鍵介面,的確可以使現存的一些 收發機,在操作上方便許多,整體上,也感覺生色不少。

    至此,我們已經談過幾種廠牌的電腦介面功能,希望這些介紹對有興趣的朋友,能夠提供一些幫助。 END



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