Ein LoRa-APRS-Datendecoder mit M5Stack
Version vom 7.August 2020

 https://translate.google.com/translate?hl=de&sl=de&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.kh-gps.de%2Flora_s5stack.htm
In Verbindung mit LoRa-APRS kann es hilfreich sein, eine einfache Einheit zur Kontrolle von Aussendungen auf z.B. 433.775 MHz. aufzubauen. Für erste Versuche hatte ich schon einmal ein Board mit ARDUINO Pro-Mini, 0.96" OLED und RFM98-LoRa-Baustein erstellt ( http://www.kh-gps.de/lora_aprs2.htm ), aber unlängst "entdeckte" ich nun die ESP32-Bausteine der Serie "M5Stack" ( Abb.1 ). Hier kam mir als absolutem "Mechanikmuffel" entgegen, dass man mit ihrer Hilfe auch umfangreiche ESP32-Projekte realisieren konnte, ohne dabei irgendwelche Mechanikarbeiten durchzuführen zu müssen. M.E. liessen sich die Ergebnisse aber dennoch gut ansehen.


Abb.1  LoRa-APRS-Decoder mit M5Stack

Herzstück bei der M5Stack-Serie ist die Basiseinheit gem. Abb.2. Sie wird in einem quadratischen Platikgehäuse geliefert. Beinhaltet sind u.a. ESP32-Prozessor, 320x240 Pixel-TFT-Farbdisplay, 160mAh-Akku, Ladevorrichtung , NF-Verstärker mit 1W-Lautsprecher, SD-Kartenslot,  Grove-I2C-Port, 30pol. Anschlussleiste und Bodenplatte . Eine USB-Buchse des Typs C dient dabei der externen 5V-Versorgung und Programmierung ( z.B. via ARDUINO-IDE ).
Ansteckbar an die Basiseinheit ist ein reichhaltes Sortiment von verfügbaren, im gleichen quadratischen Format ausgelegten Zusatzbausteinen. Dazu gehören z.B. ein 650mAh-Akku ( die Kapazität des internen Akkus der Basiseinheit ist nicht für längeren Betrieb ausgelegt ), frei bestückbaren Prototypenboards, GPS-Boards, LoRa-Boards u.v.a.


Abb.2  Innenleben des M5Stack-Bausteins                                  Abb.3  LoRa 433 MHz-Baustein ( hier: Hilfsantenne benutzt )
HF-Stecker der ( alternativ verwendbaren ) Kabelpeitsche zur MCX-Antennenbuchse unbedingt zusätzlich isolieren ( Kurzschlussgefahr ! )  

 
Hardwaremäßig setzt sich die realisierte LoRa-Decodereinheit aus dem M5Stack-Basisbaustein, einem Akku-Zusatzbaustein und einem LoRa-Modul für den 433MHz-Bereich ( Abb.3 ) zusammen. Im Modul ist ein LoRa-Chip des Typs "Ra-02" ( ist im Programm identisch zu den RFM9x-Chips ansprechbar ) verbaut. Möglich ist dabei die Nutzung einer im Platikgehäuse enthaltenen Behelfsantenne ( genügt für den Nahbetrieb ) oder einer via MCX-Buchse anschliessbaren externen Antenne.
 
Der zum ESP32 des Basisbausteins hochzuladende Quellcode basiert zum Teil auf LoRa-Softwarebausteinen von Stuart Robinson, GW7HPW. Auf einfache Weise erlauben sie eine Anpassung an die Hardwareports der M5Stacks und auch die verwendeten LoRa-Parameter incl. der Betriebsfrequenz.
Decodiert wird das von den Wiener OM's benutzte LoRa-Übertragungsformat*. Ggf. angehängte Zusatztexte erscheinen dabei in den beiden unteren Displayzeilen.

Interessenten für den Quellcode sollten mir eine Mail schicken.


* Auf Anfrage ist auch eine Decoderversion für das von mir ursprünglich benutzte Übertragungsformat verfügbar.
Was inzwischen noch hinzugekommen ist
Nachdem ESP32-Prozessoren bereits von Haus aus mit Bluetoothfunktionalität ausgestattet sind, lag es nahe, auch diese zu nutzen und über sie wahlweise auch noch aus empfangenen Positionsdaten generierte NMEA- oder APRS-Daten bereitzustellen. Hierfür wurden zwei unterschiedliche Softwareversionen mit serieller Ausgabe von entweder GGA- plus RMC-Datensätzen ( NMEA-Version ) oder solchen im Standard-APRS-Format ( APRS-Version ) erstellt.


Abb.4  Beispiel für Positionsanzeige unter APRSDROID

Nach Bluetooth-Verbindungsherstellung mit z.B. einem Smartphone/Tablet und Verwendung einer geeigneten APP erlaubt das u.a. auch eine Kartendarstellung von Standortdaten. Zur Verarbeitung von NMEA-Daten kommt dabei z.B. die aus dem ANDROID Play-Store herunterladbare Kartensoftware mit Namen "LOCUS" bzw. "LOCUS-Pro" infrage. APRS-Daten können dagegen von der bekannten APP "APRSDROID" genutzt werden ( Abb.4 ). Für erste Versuche und generelle Kontrolle der Bluetoothverbindung kann die Verwendung eines ANDROID-Terminalprogrammes empfohlen werden.

Für den praktischen Einsatz des Decoders kann es hilreich sein, eine Neueinlesung von LoRa-Daten auch akustisch signalisiert zu bekommen. Während die rechte Taste des M5Stacks dabei der Tonaktivierung dient, lässt sich diese mit der linken Taste auch wieder ausschalten ( Einschaltzustand ist "AUS" ). Mithilfe der mittleren Taste lassen sich zudem unterschiedliche Lautstärkestufen ( 4-9 ) wählen.