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烏鴉也能變鳳凰 -- 如何將一般電話數據機
改裝成無線電包封數據機

No.26   1995 Mar.   p81~85,   by 林茂榮 / BV5OC, P.O. Box 575 Changhua



    你若喜歡自己動動手,而且又很有興趣自製,或是常常修改自己的業餘無線電相關設備,那麼本文可能會很合你胃口,也許本文所介紹的,是你曾夢想過,至今卻未實現也說不定。

    本文要介紹的是實現廢物利用所得到的成果之一,平常 (預算拮据時尤甚) 我會把許許多多棄置不用的器材,重新整理或是加以改裝之後,再讓它回到操作桌上來。

    不論你是不是已經有「數據終端控制器」 ("TNC", Terminal Node Control),或者對於數據通訊,只是剛入門而已,要進入數據通訊的最方便之門,恐怕要算是包封通訊了,因為它很簡單,也很普遍,一般地面電台都使用它在 VHF、UHF、甚至 HF 上做數據通訊;業餘衛星在數據方面的通訊也全都使用包封通訊。

    如何把一般所謂的數據機 (MODEM) 改裝成數據終端控制器呢?要回答這個問題,就必須先正本清源,我們先扼要討論什麼是數據機?再來探討數據終端控制器又是什麼?以及兩者的主要差別在那裡。


數據機

    顧名思義,數據機的由來是從簡單約兩個電路名稱而來,也就是把「調制器」(MOdulator) 及「解調器」(DEModulator),這兩個功能組合起來,就稱為數據機,它的名稱也就是由這兩個電路名稱的前頭字母抽組簡寫而成,叫做 "MODEM"。

    數據機的主要功能是做訊號介面的轉換,例如,聲頻訊號傳不遠,就把這訊號調制在射頻上頭,藉由射頻輻射,傳到極為遙遠的地方,遠地收到射頻訊號之後,利用一種叫檢波器的解調器,把聲頻訊號從射頻訊號取出,這也就是接收機原理。

    所以,廣義的數據機,可以說就是一種訊號的介面處理或轉換。下圖是一般數據機的應用方塊。

Fig 03


數據終端控制器

    數據終端控制器其實就是數據機加上某些特定的通訊規約,例如我們所說的包封通訊,就是一種通訊規約,這規約可以是屬於硬體的層次或軟體的層次,所以你使用數據終端控制器操作包封通訊時,就是用到了數據終端控制器內的數據機及包封規約軟體。

    當然,我們業餘界所使用的數據終端控制器,因為廠牌不同,就包含有不同數量的其他規約,例如,最常見的有 CW、RTTY PACKET、PACTOR、AMTOR、FAX、SSTV 等,還好,因為大多數的規約只牽涉到軟體,所以只要更改軟體,或是少部份的硬體,就可以更新數據終端控制器的大部份功能。下面是數據終端控制器應用時的方塊圖。

Fig 04


如何把數據機改成數據終端控制器

    上面說明過了什麼是數據機及數據終端控制器之後,你一定可以發現其中的主要差別在哪裡。早期配合電話線路使用的數據機都是採用傳速 1200BPS 的,而且也幾乎全都採用了 BELL 202 規格,這在介面及電子訊號的層次上,是與 1200bps 的包封通訊一樣。

    總之,要把電話線上使用的數據機,改成供包封通訊使用的數據終端控制器,須要如下的修改:

    ●數據機與電腦的接線須要調整,以符合包封通訊的習慣。

    ●原來數據機沒有無線電發射控制開關,要加裝電鍵發射控制線路。

    ●若要達到數據終端控制器功能,用數據機代替,原來由數據終端控制器內負責的包封通訊規約,現在要由電腦軟體負責。

    就像許多其他電子製作一樣,起初都只是感興趣而做的試驗,這個製作也不例外。

    本文的重點就放在上面幾點。

    記得幾年前,剛開始流行數據通訊時,許許多多的朋友從南部直接或間接買回來 BELL 202 相容的數據機,問我怎麼把它接到電腦玩包封通訊,當時我就對他們說明,數據機與數據終端控制器是不一樣的東西。

    有一天,我無意間在廢五金工廠看到一大堆 BELL 202 數據機,多得簡直像是垃圾場的堆積物!有位朋友問我,是不是可以把它拿來做業餘無線電的通訊用途?這問題又在我腦海閃了一次,當時雖然覺得應該沒問題才對,可是沒有試過的東西,又怎能知道實不實用呢?

    當時我是想取數據機內的訊號,然後利用單晶片微電腦做為包封通訊規約及控制等,但是這是一個非同小可的想法,況且自行寫軟體也是曠日費時,更不用說硬體的修改及製作,於是這想法也就僅止於想法,一直沒有實現。

    直到有一天,我在美國的 "73" 雜誌上,看到了一篇題為「窮人的包封通訊」(註 1),該篇文章是利用一只數據機專用 IC,製作了一個數據機,但不巧的是,它使用了並列訊號與電腦銜接,它是接電腦列表機埠上的,而一般 BELL 202 是採用 RS-232 串列埠為主。也就因此,無法把該作者發展出來的包封通訊程式拿來應用,但是這樣的製作,不論是在經濟上或是知識上,都符合業餘精神。

    在國際網路不通暢 (個人的 BBS 只限於業餘途徑) 的情況下,我就直接去函該文作者本人,取得軟體;由於我並沒有製作該文內的並列埠的數據機,因此,該軟體也就一直被擺放在儲存櫃內。

    有一天,我拿起這塊軟體準備安裝時,裡頭赫然發現,作者連同原始程式碼都附送給我了,這樣要把並列埠改成可以適用 RS-232 串列埠就簡單了,於是,我就開始試驗把數據機變成數據終端控制器。

    從上面介紹過的數據機與數據終端控制器原理知道,要把數據機拿來當做數據終端控制器使用,只缺一個控制發射的電鍵線路及包封通訊規約操作軟體。

    實際上,在共享軟體當中,就有許許多多的包封通訊規約軟體,目前使用最廣泛的,應該是叫作 "BAYCOM" 的軟體 (註 2)。另外,「窮人的包封通訊」所使用的 PMP 軟體,雖然是使用並列埠,只要稍加修改,也可以使用。就算是硬體,雖然原本是列表機埠的接線,也可以修改成接 RS-232 串列埠。參看下面章節介紹。

    另一種現成的包封通訊軟體是 SofTNC (註 3),這是我個人比較喜歡的軟體,它在做包封通訊時,由於鍵盤的緩衝內容這一部份處理得當,因此常在接收包封通訊內容時,鍵盤上的打字內容不會遺失;另外,此軟體本身就是供串列埠使用,所以不必修改,可惜的是,此軟體已成為商業級。


修改硬體

    前面提過,要把數據機改成數據終端控制器必須外加可以控制發射動作的電鍵線路。

    詳細線路請參看圖 1,外加了一只電晶體及 10K 歐姆電阻當作開關線路,同時也把 RS-232 的接線情形有很詳細交代。要特別注意的是, RS-232 與一般的串列通訊呈反相的關係,而且接線也不一樣,因為零件很少,製作時我就把這些線路擠在標準的 RS-232 接頤內,因此數據機內就不需要修改。你也以把線路藏在原數據機內,然後使用標準的 RS-232 接線,另外使用 5 腳的德規 DIN 插頭,裝在數據機背板上,就像許多的數據終端控制器一樣,以便做數據機與無線電收發機之間的連線。

Fig 01
圖 1:把數據機更改成數據終端控制器使用時的必要接線

    不論你採用哪一種修改方式,都不會破壞原先的數據機功能,數據機依然可以當數據機使用,這裡採用的發射電鍵開關線路,假設是把 PTT 線拉到接地時會有發射動作,大部分的 VHF/UHF 車機大多沒問題,因為麥克風座一定留有 PTT 控制線,但是很多手機會把麥克風及 PTT 控制線混在一起,這就要特別留意,請參考操作手冊說明,或是請教商家,通常操作手冊上會有詳細的說明,而技術上也不難。

    一般而言,要把麥克風線及 PTT 控制線分開,只要在麥克風線上加一只 0.1uF 電容,而在 PTT 控制線上,加一只 1.2K 到 3.9K 之間的電阻,就可以了。


並列埠修改成串列埠

    前面曾經提過,RS-232 串列埠與一般串列通訊不同的是,訊號呈反相關係,除此之外,RS-232 的訊號位準所定的也與一般 TTL 不一樣,因此做個簡要的說明:要把並列訊號或是一般的 TTL 標準訊號,轉換成 RS-232 訊號的話,就要先把訊號位準做轉換,再把訊號的高低位準也倒轉過來,也就是 "1" 與 "0" 對調。

    參看圖 2 線路,IC7404 就是做訊號反相的轉換工作,另一枚 IC MAX 202 則是要把 TTL 位準與 RS- 232 位準相互轉換。MAX202 已經包含有電源轉換,所以使用 +5V 供電就可以了,此枚 IC 也可以用 MAX232 代替。

Fig 02
圖 2:並列訊號更改成 RS-232 串列訊號的界面線路。



名稱 狀態
LOCAL COPY ON
2 WIRE SELECT ON
4 WIRE SELECT ON
TXX LEVEL= -9dB ON
RTS ON
RS SQUELCH (ON) ON

數據機的設定

    當 BELL 202 相容數據機利用電話線做電腦間的溝通時,數據機與電腦之間,可以選用兩條線或是四條線,你必須根據下表,設定好數據機內部的設定開關,也許機種廠牌不一樣的數據機,設定開關有差異,但是,一定要設定妥當,才能正常工作。


數據機測試與面臨問題時

    當你製作好電鍵線路,數據機設定開關也調妥,數據機與電腦間的接線也拉好了,就可以準備做測試了。萬一不是很順利,在一開始測試時,無法正常運作,千萬不要氣餒,不能正常的工作,很多只是小細節所引起,如數據機沒正確設定,或是數據機沒有重置妥當等。

    先別急,慢慢來,找個 VHF 或是 UHF 頻道的包封通訊頻率,先監聽一下包封通訊,如果監聽正常,卻無法與它台連接,那可能是電鍵線路有毛病;同樣地,要是你的收發機可以正常發射,卻無法接收包封通訊資料,邢一定是接收訊號線有問題。

RS-232 接線 發射 閒置 接收
4 (RTS) L L H
5 (CTS) L SHIFT L
8 (CD) L H L
20 (DTR) - - SHIFT
表 1:RS-232 接用數據機時,在閒置、接收、與發射狀態下的接腳電位情況。

    萬一真的有其他毛病或問題,可以利用數據機內的指示 LED 來抓問題,或買個迷你型的 RS-232 訊號測試器,它通常是串接在 RS-232 接頭上,上頭會有一排 LED 指示燈。表 1 是包封通訊時,發射、接收,及閒置時,有哪些 LED 該亮。

    另外,你也要監聽看看自己發射的包封通訊訊號,如果聲音太強而且失真,就必須把輸入麥克風的訊號強度減弱,最好裝一只可變電阻來調整訊號強度。


結論

    這個製作不僅簡單、有趣,而且很有意義,這說明了只要有興趣,沒有什麼做不到的,你看,原先以為不可能的,現在不是把數據機改成了數據終端控制器,而且正常使用了嗎?

    我發現,早期有些數據機的調制、解調線路,甚至比數據終端控制器內的還棒,就算是你已經有了正常使用中的數據終端控制器,那麼,不妨把這套當成備用品,尤其是當作監聽用途。

    我就曾更改某些簡易的線路,只當作接收解調用,當我接收 DO-17 在 145.825MHz 的包封數據遙測訊號時,真是有適得其所的感嘆,因為,一部數據終端控制器只用來做接收固定的包封訊號,總是有牛刀小用的感覺。

    怎麼樣,製作一套 100 元以內的包封通訊監聽系統有興趣嗎?我相信一定辦得到。

主要參考資料:
1. "Adapting Bell 202 Telephone Modems for Packet", by Robert B. Whitaker
2. "Poor Man's Packet", by Andy Payne & F. Kevin Feeney
3. "往業餘無線電數據通訊之路", by 林茂榮
4. "A Cheap n' Easy Modem", by Tom Miller


附註:

  1. 「窮人的包封通訊」發表在美國 "73" 雜誌,1991 年 8 月,若是對該文有興趣,詩自附回郵信封或是 20 元回郵,將替你寄送該文影本。另外該軟體 PMP,若有興趣,可以自行寄格式化妥的磁片及回郵信封,或是 100 元回郵,如果沒有說明,磁片一律使用 3 吋半,及掛號郵寄。
  2. BAYCOM 軟體是由 DL8MBT 及 DG3RBU 共同書寫發展的軟體,基本上它是共享軟體。許多業餘無線電共享軟體集內,都可以找到 BAYCOM。現在最新的版本是 1.5 版,我使用過 1.2 及 1.4 版,但是 1.2 版內有不少臭蟲,所以使用時請挑 1.4 或之後的版本。
  3. So3fTNC 首先由 J. COM 公司發售成為商業軟體,最近改由 RAMSEY ELECTRONICS 買入版權發售,售價約 20 美元左右。 END



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