【源码】基于C语言的Vaisala RS41探空仪自定义固件

项目简介

本项目是针对Vaisala RS41探空仪开发的自定义固件RS41LK。它基于RS41固件RS41ng开发，为基于RS41探空仪的实验提供简洁、可定制且模块化的代码库。探空仪采用STM32F100C8 32位微控制器，可通过ST-LINK v2编程器重新编程，能在70 cm（~433 MHz）业余无线电频段传输不同类型的RF调制信号，还可作为追踪设备使用。

项目的主要特性和功能

1. 多种传输模式支持：支持标准1200波特的APRS，可选择用外部BMP280传感器读数传输APRS气象报告；支持摩尔斯电码（CW）。
2. 外部传感器支持：可通过外部I²C总线连接外部传感器，目前支持Bosch BMP280气压/温度/湿度传感器，欢迎贡献更多传感器驱动代码。
3. GPS数据输出：可通过外部串口引脚4输出GPS NMEA数据，方便在外部追踪硬件（如树莓派或其他微控制器）中使用。
4. 增强的内部无线电发射支持：通过基于PWM的音调生成增强对内部Si4032无线电发射机的支持，若可能还将实现基于DMA的符号定时。
5. 可扩展性：便于轻松添加新的传输模式和新传感器。

安装使用步骤

配置固件

1. 在config.h中配置业余无线电呼号、传输时间表（时间同步）、发射频率和传输模式参数。
2. 根据使用的模式，在config.c中设置传输消息模板。

构建固件

1. 安装所需软件依赖：
   • GNU GCC工具链，版本8.3.0或更高，用于为ARM Cortex - M3架构交叉编译固件（arm-none-eabi-gcc）。
   • CMake，版本3.6或更高，用于构建固件。
   • OpenOCD，版本0.10.0或更高，用于闪存固件。 在Red Hat/Fedora Linux系统上，可使用以下命令安装相关包： bash dnf install arm-none-eabi-gcc-cs arm-none-eabi-gcc-cs-c++ arm-none-eabi-binutils-cs arm-none-eabi-newlib cmake openocd
2. 使用以下命令构建固件： mkdir build cd build cmake.. make
3. 固件将存储在build/src/RS41ng.elf文件中。

闪存固件

1. 移除探空仪的电池。
2. 通过以下引脚将ST - LINK v2编程器加密狗连接到探空仪：
   • SWDIO -> 引脚1
   • SWCLK -> 引脚7
   • GND -> 引脚5
   • 3.3V -> 引脚3
3. 解锁闪存保护（仅在首次重新编程探空仪之前需要）： openocd -f./openocd_rs41.cfg -c "init; halt; flash protect 0 0 31 off; exit"
4. 闪存固件： openocd -f./openocd_rs41.cfg -c "program build/src/RS41ng.elf verify reset exit"
5. 对探空仪进行电源循环以启动运行新固件。

开发/调试固件

1. 将RS41探空仪通过STM32 ST - LINK编程器加密狗连接到计算机。
2. 在config.h中启用半主机模式和日志记录，取消注释以下行： #define SEMIHOSTING_ENABLE #define LOGGING_ENABLE
3. 启动OpenOCD并让其在后台运行： openocd -f./openocd_rs41.cfg
4. 启动ARM GDB： arm-none-eabi-gdb
5. 将GDB连接到OpenOCD进行闪存和调试（假设您在包含CMake生成的Makefile的build目录中）： target remote localhost:3333 monitor arm semihosting enable make load src/RS41ng.elf monitor reset halt continue # 此命令运行固件
6. OpenOCD将输出固件的日志消息，GDB可用于中断和检查固件程序。若要加载调试符号以设置断点并进行更详细的检查，使用命令file src/RS41ng.elf。

调试APRS

可使用以下工具和命令行示例通过SDR接收器接收和调试APRS消息，以下示例假设使用RTL - SDR加密狗：

Dire Wolf

rx_tools： bash rx_fm -f 432500000 -M fm -s 250000 -r 48000 -g 22 -d driver=rtlsdr - | direwolf -n 1 -D 1 -r 48000 -b 16 - rtl - sdr： bash rtl_fm -f 432500000 -M fm -s 250k -r 48000 -g 22 - | direwolf -n 1 -D 1 -r 48000 -b 16 -

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