Fobos SDR s Agile firmware v programe SkyRoof cez SoapySDR

SkyRoof je open-source 64-bitová aplikácia pre Windows určená rádioamatérom a záujemcom o príjem rádioamatérskych satelitov. Jej hlavnou výhodou je spojenie satelitného trackingu a SDR prijímača v jednom programe.

Program dokáže v reálnom čase sledovať polohu satelitov, počítať ich prelety nad stanovišťom a zobrazovať ich v niekoľkých pohľadoch. Zároveň pracuje so SDR prijímačom a zobrazuje širokopásmový waterfall pre VHF/UHF satelitné pásma. Stopy jednotlivých satelitov sú priamo vo waterfalle označené názvami a frekvenčná stupnica aj hranice transpondérov sa priebežne korigujú podľa Dopplerovho posunu.

SkyRoof obsahuje aj SDR prijímač pre SSB, CW a FM, podporuje RIT a automatické Dopplerovo sledovanie frekvencie. Okrem toho umožňuje napríklad:

• predpovedať prelety vybraných satelitov,
• zobrazovať Sky View, Earth View, časovú os a zoznam preletov,
• posielať audio alebo I/Q dáta do externých programov cez VAC alebo UDP,
• dekódovať vybrané telemetrické signály FSK, AFSK, GFSK, GMSK a BPSK,
• odosielať dekódované rámce do siete SatNOGS,
• dekódovať SSTV a SSDV,
• pracovať s Codec2 hlasovými správami,
• ovládať externý transceiver cez CAT,
• ovládať anténny rotátor.

Program môže fungovať aj bez SDR prijímača ako satelitný tracker a plánovač preletov, ale práve spojenie trackingu so SDR z neho robí zaujímavý nástroj pre praktický satelitný príjem.

Oficiálna stránka projektu:
https://ve3nea.github.io/SkyRoof/

Vcelku dobrý opis možností programu na: 

https://cq.sk/skyroof-satelitny-tracking-a-sdr-v-jednom-programe/ 

---

Fobos SDR s Agile firmware v SkyRoof

Pri skúšaní programu SkyRoof 1.52 som chcel okrem Airspy Mini a PlutoSDR použiť aj Fobos SDR od RigExpertu s Agile firmware.

SkyRoof používa pre prístup k SDR zariadeniam rozhranie SoapySDR, takže Fobos by mal byť použiteľný prostredníctvom príslušného SoapySDR modulu.

V praxi však SkyRoof Fobos spočiatku vôbec neponúkal medzi dostupnými SDR zariadeniami, hoci HDSDR, SDR Console aj SDRangel ho bez problémov rozpoznávali ako:

Fobos SDR(agile)
HW: r.3.0.0
FW: v.3.2.0

Najskôr preto bolo potrebné zistiť, či je problém v SkyRoofe alebo už na úrovni SoapySDR.

Kontrola SoapySDR

Prvý test:

SoapySDRUtil --check=fobos

vrátil:

Checking driver 'fobos'... PRESENT

To znamenalo, že modul FobosSDRSupport.dll bol nainštalovaný a SoapySDR ho dokázal načítať.

Nasledujúci test:

SoapySDRUtil --find="driver=fobos"

však skončil výsledkom:

No devices found! driver=fobos

SoapySDR teda poznal ovládač Fobos, ale samotný prijímač s Agile firmware prostredníctvom neho nevidel.

Príčina problému

V počítači bola nainštalovaná verzia:

SoapyFobosSDR v1.0.1 beta

Táto verzia bola určená pre pôvodné Fobos API libfobos a podporu Agile firmware ešte neobsahovala.

Po aktualizácii Git repozitára sa ukázalo, že novšia verzia obsahuje commit:

1e2a33b libfobos-sdr-agile support

a súbor versions.txt už uvádzal:

v.1.1.0
- added support for fobos-sdr-agile

V novej verzii sa pre detekciu zariadení používajú obe API:

class="sh-fn">fobos_rx_list_devices(...)
class="sh-fn">fobos_sdr_list_devices(...)

Agile zariadenie je následne identifikované ako:

Fobos SDR(agile)

Toto bol rozhodujúci rozdiel oproti verzii 1.0.1.

Kompilácia SoapyFobosSDR 1.1.0 vo Windows

Zdrojový kód SoapyFobosSDR bol aktualizovaný na verziu 1.1.0 a následne bolo potrebné vytvoriť nový 64-bitový modul:

FobosSDRSupport.dll

Pri kompilácii sú potrebné vývojové súbory oboch Fobos API.

Pre klasický libfobos:

fobos.h
fobos.lib

a pre Agile API:

fobos_sdr.h
fobos_sdr.lib

V mojom prípade boli použité:

libfobos 2.4.0
libfobos-sdr-agile 3.1.0

Po nastavení správnych include ciest a knižníc v CMake prešiel build úspešne a vznikol nový:

FobosSDRSupport.dll

Overenie novej verzie

Nový modul bol najskôr vložený do PothosSDR:

C:\Program Files\PothosSDR\lib\SoapySDR\modules0.8

Kontrola ovládača:

SoapySDRUtil --check=fobos

opäť ukázala:

Checking driver 'fobos'... PRESENT

Rozhodujúci test však už tentoraz dopadol správne:

SoapySDRUtil --find="driver=fobos"

Výsledok:

Found device 0
  driver = fobos
  label = Fobos SDR(agile)
  manufacturer = RigExpert
  serial = serial number

Tým bolo potvrdené, že celý reťazec funguje:

Fobos SDR
    ↓
Agile firmware
    ↓
libfobos-sdr-agile
    ↓
SoapyFobosSDR 1.1.0
    ↓
SoapySDR 0.8
    ↓
SkyRoof

Integrácia do SkyRoof

SkyRoof umožňuje doplniť aj SDR zariadenia, ktoré nie sú priamo súčasťou jeho inštalácie, pokiaľ pre ne existuje kompatibilný 64-bitový SoapySDR modul pre ABI 0.8.

V mojej inštalácii sa Soapy moduly nachádzajú v:

C:\HamApps\Afreet\SkyRoof\lib\SoapySDR\modules0.8

Po nahradení pôvodného FobosSDRSupport.dll novou verziou 1.1.0 sa v okne SDR Devices objavil:

Fobos SDR(agile)

SkyRoof následne prijímač normálne otvoril a zobrazil signály vo waterfalle.

Šírka pásma – ďalšia téma na experimentovanie

Po úspešnom spustení Fobosu SkyRoof nastavil:

SampleRate        : 8.0 MHz
MaxBandwidth      : 3.1 MHz
HardwareBandwidth : 3.41 MHz
Frequency         : 436.5 MHz

Z toho je zrejmé, že 3,1 MHz nie je obmedzenie Fobos SDR. Fobos v tomto prípade pracuje so sample rate 8 MS/s, ale SkyRoof používa internú maximálnu pracovnú šírku približne 3,1 MHz.

Táto hodnota zodpovedá filozofii programu, ktorý je primárne určený na pokrytie rádioamatérskych satelitných úsekov VHF a UHF pásiem. Fobos však umožňuje podstatne širší príjem, takže úprava maximálnej šírky zobrazovaného pásma v SkyRoof bude predmetom ďalšieho experimentovania.

Praktický záver

Ak Fobos SDR s Agile firmware funguje v HDSDR, SDR Console alebo SDRangel, ale SoapySDR a SkyRoof ho nevidia, nemusí byť problém v USB ovládači, firmware ani v samotnom prijímači.

Ako prvé sa oplatí vykonať:

SoapySDRUtil --check=fobos
SoapySDRUtil --find="driver=fobos"

Ak prvý príkaz hlási:

PRESENT

ale druhý:

No devices found!

treba skontrolovať verziu SoapyFobosSDR.

Pre Fobos s Agile firmware je potrebná verzia:

SoapyFobosSDR 1.1.0

alebo novšia verzia obsahujúca podporu libfobos-sdr-agile.

Staršia verzia 1.0.1 sa síce v SoapySDR úspešne zaregistruje, ale Agile zariadenie ešte nedokáže detegovať. Po aktualizácii a prekompilovaní modulu funguje Fobos SDR v SkyRoofe cez SoapySDR korektne.

---

Zdroje

• SkyRoof – oficiálna stránka: https://ve3nea.github.io/SkyRoof/
• SkyRoof – nastavenie SDR: https://ve3nea.github.io/SkyRoof/users_guide/setting_up_sdr.html
• SoapyFobosSDR – RigExpert: https://github.com/rigexpert/SoapyFobosSDR
• libfobos-sdr-agile – RigExpert: https://github.com/rigexpert/libfobos-sdr-agile 

Poznámka: konkrétne cesty k súborom zodpovedajú jednej Windows inštalácii a na inom počítači sa môžu líšiť.