Repka-Pi 3: DMR хотспот

Привет! Меня зовут Иван Куликов, я руководитель направления backend разработки в VK Tech, и хочу поделиться своим путем боли и преодолений по запуску DMR Хотспота на базе MMDVMHost ^[1] и DMRGateway ^[2] на российском аналоге RaspberryPi — RepkaPi ^[3]

Ссылка на GitHub → r2bln/repka-star ^[4]

Что такое DMR

DMR (Digital Mobile Radio) — это стандарт цифровой радиосвязи, разработанный ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для профессиональной радиосвязи.

• Работает в диапазонах УКВ (обычно 144–148 МГц, 430–440 МГц и других).

• Использует TDMA — это когда один частотный канал делится на два временных слота и два человека могут говорить одновременно на одной частоте.

• Звук кодируется в цифру (кодек AMBE+2), поэтому меньше шумов и искажений, чем в аналоге.

• Есть ID-идентификаторы (как номера телефонов), система групп (комнат) и зон, что позволяет гибко управлять большими парками устройств через программное обеспечение диспетчера. Например, таксопарком или отрядами пожарных.

• Ретрансляторы можно объединять друг с другом с помощью сети интернет.

Как тут оказались радиолюбители

Кто-то придумал поднять собственный DMR-сервер и пускать в него только лицензированных радиолюбителей. По сути, это такой закрытый Discord, для входа в который нужна лицензия.

Сначала сеть была совсем небольшой, но благодаря особенностям стандарта к ней можно было доставлять новые и новые сегменты. Сейчас самая большая сеть — это BrandMeister ^[5], она насчитывает почти 300к пользователей.

Что такое хотспот и зачем так сложно

DMR-хотспот — это узел распределенной сети. Обычно это одноплатный компьютер (99% случаев это Raspberry Pi) с радиомодулем, воткнутый в интернет. Используя свою цифровую DMR-радиостанцию, вы шлёте посылки (голос и данные) на радиомодуль, а он проксирует это в сеть. И наоборот, при общении в группе в интернете трафик будет поступать на одноплатник, а затем через радиомодуль транслироваться в окружающее пространство, где вы, находясь неподалеку с DMR-радиостанцией, можете этот трафик принять, декодировать и услышать.

Зачем тут вообще рация? Зачем одноплатник? Нельзя это всё решить одним андроид-смартфоном?

Да можно. Такие решения есть.

Тогда зачем?

Сложно сказать. Скорее всего, это опыт общения с настоящей физической рацией, с кнопкой PTT и всем прочим. Может быть, дух DIY. Нейронка еще наглючила, что «в некоторых странах передача голоса через интернет-приложения требует лицензии (VoIP), а работа через хотспот с лицензированной рацией легальна (если частота разрешена)».

Ок, а почему «Репка»?

Репка просто была под рукой.

Погнали.

Железки

• MMDVM_HS_HAT c Aliexpress ^[6]

• Repka Pi 3 ^[3] v. 1.3 2Gb

Конфигурируем Репку

Предполагаем, что вы накатили на Репку родную операционную систему ^[7], она запустилась и вы получили доступ в терминал.

1. Распиновка GPIO

По умолчанию у Репки отличается и выглядит так ^[8], но с помощью поставляемой вместе с ОС утилиты repka-config её необходимо поменять. Нам нужен вариант 2.

2. UART

[!CAUTION] По умолчанию у Репки включен вывод на UART, что неизбежно приведет к проблемам в работе модема (шляпы). Его необходимо отключить!

В версии v1.0.18_d16.02.24 пункт конфигуратора называется 1 console-UART0-on/off

Прошиваем модем

Возможно, модем с Алиэкспресса уже приходит прошитым — я не знал, как это проверить, и поэтому занялся прошивкой. Но проверить это можно. Статья в этом блоге ^[9] говорит, что прошитый модем мигает красным светодиодом с интервалом в 1 секунду. Что похоже на правду. Или чтобы наверняка — прочитать прошивку и посмотреть, что внутри.

Чтобы прошить модем или прочитать его прошивку, нужно перевести его в режим прошивки по UART. Для этого необходимо в определенной последовательности переключить состояние определенных GPIO-пинов (20 и 21). Stm32flash, по идее, может сделать это и сама, но файлы, за которые надо дергать GPIO, у Репки расположены в других местах. Так что выхода два: хачить исходники stm32flash, либо перемапить пины с помощью библиотеки и шить две команды. Я выбрал последнее.

Устанавливаем stm32flash

Эта штука просто есть в репозитории — качаем:

sudo apt install stm32flash

Устанавливаем библиотеку для работы с GPIO

Для совместимости с Raspberry Pi Репке нужно переключать пины программным способом. Ставим зависимости:

sudo apt update
sudo apt install python3-dev python3-setuptools git

Качаем библиотеку ^[10]:

git clone https://gitflic.ru/project/repka_pi/repkapigpiofs.git

Устанавливаем:

cd repkapigpiofs
sudo python3 setup.py install

Далее либо пишем сами, либо запускаем скрипт ^[11] из этого репозитория:

root@Repka-Pi:~/sources/repka-star# python3 repka-hat.py enter
Repka Pi 3
enter bootloader mode

Это переведет модем в режим прошивки, и тогда можно будет посмотреть данные о нём:

root@Repka-Pi:~/sources/repka-star# stm32flash /dev/ttyS0
stm32flash 0.5
http://stm32flash.sourceforge.net/
Interface serial_posix: 57600 8E1
Version      : 0x10
Option 1     : 0x00
Option 2     : 0x00
Device ID    : 0x0410 (STM32F10xxx Medium-density)
- RAM        : 20KiB  (512b reserved by bootloader)
- Flash      : 128KiB (size first sector: 4x1024)
- Option RAM : 16b
- System RAM : 2KiB

Читаем прошивку в файл:

root@Repka-Pi:~/sources/repka-star# stm32flash -r dump.bin /dev/ttyS0
stm32flash 0.5
http://stm32flash.sourceforge.net/
Interface serial_posix: 57600 8E1
Version      : 0x10
Option 1     : 0x00
Option 2     : 0x00
Device ID    : 0x0410 (STM32F10xxx Medium-density)
- RAM        : 20KiB  (512b reserved by bootloader)
- Flash      : 128KiB (size first sector: 4x1024)
- Option RAM : 16b
- System RAM : 2KiB

Memory read
Read address 0x08020000 (100.00%) Done.

Смотрим, есть ли в ней что-нибудь про MMDVM

root@Repka-Pi:~/sources/repka-star# strings dump.bin | grep -i mmdvm
MMDVM_HS FW configuration:
MMDVM_HS_Hat-v1.5.2 20201108 14.7456MHz ADF7021 FW by CA6JAU GitID #89daa20

Если да, то шить ничего не надо. Если нет — надо шить. Можно сделать с тем же скриптом с командой flash:

python3 repka-hat.py flash

Он делает следующее:

1. Качает прошивку из https://github.com/juribeparada/MMDVM_HS/ ^[12].

2. Перетыкает GPIO пины, так же как и enter, чтобы попасть в режим прошивки.

3. Запускает stm32flash и заливает скачанную прошивку.

4. Перетыкает GPIO пины для выхода из режима прошивки и перезапускает модем.

Собираем софт

Клонируем репозитории MMDVMHost ^[1] и DMRGateway ^[2] и собираем — у обоих в описании есть инструкция, но, по сути, все сводится к запуску make, и оно все собирается. Получаем на выходе 2 бинаря.

Конфигурируем софт

В этом репозитории лежит два конфига:

• mmdvmhost.cfg ^[13]

• dmrgateway.cfg ^[14]

Из этих конфигов выкинуто все лишнее (по крайней мере, на мой взгляд. Ну и то, что точно не работает). Их можно открыть и подрихтовать под себя: поменять частоту работы, описание хотспота, позывной и прочее.

Запускаем

Никакого pistar ^[15] на Repka Pi не предвидится как минимум потому, что исходников в открытом доступе нет, так что будем запускать руками.

Я сделал systemd-файлы mmdvmhost.service ^[16] и dmrgateway.service ^[17], чтобы их использовать:

• Внутри можно поменять пути для pid-файлов и расположения бинарей туда, где все лежит на вашей системе.

• Скопировать файлы *.service в /etc/systemd/system.

Инициализировать:
  systemctl enable mmdvmhost

  systemctl enable dmrgateway

Перезагрузиться.

Сервисы должны запуститься самостоятельно; проверить это можно с помощью команды status:

 > systemctl status mmdvmhost
      mmdvmhost.service — MMDVMHost
      Loaded: loaded (/etc/systemd/system/mmdvmhost.service; enabled; vendor preset: enabled)
      Active: active (running) since Sat 2024-03-09 20:47:25 MSK; 18min ago
      Main PID: 390 (MMDVMHost)
      Tasks: 2 (limit: 2230)
      Memory: 3.2M
      CGroup: /system.slice/mmdvmhost.service
              └─390 /etc/mmdvmhost /etc/mmdvmhost.cfg
       

      ...
      
> systemctl status dmrgateway
      dmrgateway.service — DMRGateway
      Loaded: loaded (/etc/systemd/system/dmrgateway.service; enabled; vendor preset: enabled)
      Active: active (running) since Sat 2024-03-09 20:47:25 MSK; 19min ago
      Main PID: 388 (DMRGateway)
      Tasks: 1 (limit: 2230)
      Memory: 1.5M
      CGroup: /system.slice/dmrgateway.service
              └─388 /etc/dmrgateway /etc/dmrgateway.cfg

Выводы

1. Сделать хотспот на Repka Pi можно — всё работает.

2. Установку и запуск автоматизировать несложно — начал тут ^[18].

3. Компилировать программы MMDVMHost ^[1] и DMRGateway ^[2] самостоятельно не обязательно, можно собрать и распространять уже готовые бинари.

4. Единственная проблема — конфигурирование на лету через веб-интерфейс, который предоставляет pistar. Портировать его невозможно, так как нет доступа к исходникам. Остается только писать свой. Но на самом деле проще сделать одноклеточного бота для tg — вот так ^[19].

5. Все то же самое можно провернуть и на Raspberry Pi Model B Rev 2 — я проверил.