Sprachausgabe von D-Star-Navigationsdaten
NEU: Auch Version zur Auswertung von APRS-Wegpunktdaten ( gleiche Hardware; abweichende Software )
30. Juni 2012

This project is using GPS-G or GPS-A-Data as provided by all D-STAR-RADIOS ( via their data port ) for decoding, calculating and SPEAKING different data like Callsigns, Distances, Bearings and Maidenhead Locator values; reference position data can be fix ( user storable within processor EEPROM ) or actual data from attached GPS receiver;  using cheap ready made ARDUINO-Hardware.  >>>> Listen also to sample soundfiles ( Links see further below )
Here is automatic translation made by Google: http://translate.google.com/translate?hl=en&sl=de&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.kh-gps.de/ardu_somo.htm

NEW: Also version for decoding and speaking
APRS waypoint data ( WPL or PKWDWPL protocols ) as provided by many KENWOOD radios and APRS-Trackers like Tinytrak4 and Opentracker.

Abb.1  Musteraufbau der Sprachausgabeeinheit mit ARDUINO-Board
Hier: Version ohne zusätzlichen NF-Verstärker; Die Versorgung des Boards erfolgt in dieser Variante mit 5V über die USB-Buchse

Alle D-STAR-Geräte sind mit einer Datenschnittstelle ausgestattet, über die sie von empfangenen Stationen ggf. ausgesandte GPS-Navigationsdaten zur Verfügung stellen. Schon an anderen Stellen hatte ich mich der Auswertung dieser Daten und ihrer Anzeige auf z.B. LC-Displays beschäftigt [1]. Um Aktivitäten auf den entsprechenden Kanälen nun aber während z.B. anderer Tätigkeiten im Shack oder auch bei Fahrten im Auto nicht zu verpassen, ohne dabei ständig auf irgendeine Anzeigeeinheit blicken zu müssen, hatte es mich schon immer gereizt, hierfür eine Datenausgabe im Sprachformat zu realisieren. Dazu wurde ein Baustein benötigt, der es erlaubte, alle infrage kommenden Ziffern, Buchstaben oder auch komplette Worte oder Sätze als Sprachsegmente zu speichern, um sie via Microcontrollersteuerung nach Bedarf abrufen zu können.  Bei der Suche nach einem solchen Bauteil stiess ich auf das auch in DL problemlos verfügbare [7] Modul: "SOMO-14D" der australischen Firma "4dsystems" [3],[4] (Abb.2 ).
Zur Ablage der benötigten Sprachsegmente wird hierbei eine handelsübliche Micro-SD-Speicherkarte benutzt, wobei sich diese unabhängig vom späteren Einsatz schon am PC vorbereiten lässt. Die dabei benutzten Sprachfiles verwenden das etwas exotische AD4-Format, wobei ein vom Hersteller verfügbares Tool [5] aber die unkomplizierte Wandlung aus im MP3- oder WAV-Format vorliegenden Segmenten erlaubt.
Für die vorliegende Anwendung habe ich bereits je einen Satz Sprachfiles in deutscher und englischer Sprache vorbereitet, so dass sich die meisten Anwender selbst garnicht mit der Erstellung eigener Sprachsegmente beschäftigen müssen und stattdessen nur die verfügbaren Vorlagen enBlock auf ihre Speicherkarte kopieren können.
Um die für die Sprachausgaben belegten Zeiträume zu begrenzen, wird man um eine Einschränkung der gesprochenen Daten nicht herumkommen. Deshalb ist zur Zeit nur ein Sprechen des Rufzeichens der absendenden Stationen, sowie der Werte von Distanz und Richtung ( gesehen vom eigenen Standort ) und eine Ausgabe ihres QTH-Locators vorgesehen. Daneben lassen sich die einzelnen Wert bei Bedarf auch noch stufenweise abschalten, so dass in der Minimalvariante nur noch das Rufzeichen übrig bleibt.
Zur Vereinfachung des Auf- bzw. Nachbaus verwende ich wieder die schon aus [1] bekannten ARDUINO-Boards ( Abb.1 ). Neben dem eigentlichen Prozessorboard ( z.B. "ARDUINO UNO" ) wurde ein sog. "Shield PCB" eingesetzt. Das ist im Wesentlichen eine auf die Hauptplatine steckbare Lochrasterplatine. Sie bietet ausreichend Platz zur Unterbringung aller zusätzlich noch benötigten Bauelemente ( siehe Abb.3 ).
Hieraus ist ersichtlich, dass es sich dabei um den Pegelwandlerbaustein "MAX232", den Sprachspeicher "SOMO-14D", den Schalter für die Betriebsartenanwahl und ggf. einen zusätzlichen NF-Verstärker handelt. Obwohl bereits der Sprachspeicherbaustein den Anschluss eines niederohmigen Lautsprechers erlaubt, wird bei höheren Anforderungen an Lautstärke doch die Verwendung eines Zusatzverstärkers empfohlen, wobei es sich hierbei natürlich auch um eine noch leistungsfähigere als die gezeigte Version mit dem "LM386" handeln kann. Diese Lösung bietet aber zumindest den Vorteil, dass eine direkte 5V-Versorgung über das ARDUINO-Board möglich ist.

Hinsichtlich der Verbindung mit D-STAR-Geräten, der Programmierung des ATMEGA-Prozessors, der EEPROM-Ablage zur Berechnung von Distanz und Winkel erforderlicher Referenzposition und eines ggf. verwendeten GPS-Empfängers, sei auf die Ausführungen in [1] verwiesen.
Die einzelnen über die Porteingänge A0-A6 schaltbaren Betriebszustände gehen aus Tabelle1 hervor. 



Abb.2  Soundmodul "SOMO-14D"
Gut sichtbar ist die zur Speicherung der benötigten Soundsegmente benutzt Micro-SD-Karte in ihrer Halterung.

Port
"H" = open
"L" = ground
A0
Speak Distances/Bearings
"ON"
Speak Distances/Bearings
"OFF"
A1
Speak Locator: "ON"
Speak Locator: "OFF"
A2
Distances in [Kilo] Meters
Distances in [naut.] Miles
A3
Reference Data: "FIX"
Reference Data: "GPS"
A4
Radio Datarate: 9600bps
Radio Datarate: 4800bps
A5
Normal Mode
Configuration Mode
Tabelle 1


Abb.3 komplette Sprachausgabeeinheit unter Verwendung des Boards: "ARDUINO UNO"
und eines frei bestückbaren Shield-PCB's

GEPLANT:  schaltbare Maximaldistanzen für Sprachausgaben ( z.B. 1, 5, 25, 75Km/Miles ); Auswertung von Hoehenwerten

Soundbeispiele / sound samples

          GERMAN:  http://www.kh-gps.de/ardu_somo_d.mp3          
ENGLISH:  http://www.kh-gps.de/ardu_somo_e.mp3

NEU:  Softwareversion zur Decodierung von APRS-Wegpunktdaten

Der Erfolg mit der Decodierung von Navigationsdaten der D-STAR-Geräte brachte mich auf die Idee, das Gleiche auch für APRS-Wegpunktdaten zu realisieren. Entsprechende NMEA-Protokolle  ( WPL oder PKWDWPL ) werden z.B. von allen APRS-tauglichen KENWOOD-Geräten und auch APRS-Trackern wie "Tinytrak4" und "Opentracker" bereitgestellt. Während sich für die entsprechende Software ( Firmware ) selbstverständlich viele Änderungen ergeben, kann die auf dieser Seite vorgestellte Hardware auch hierbei wieder benutzt werden. Bezüglich des 2.5mm-Datenanschlusses der KENWOOD-Geräte ist allerdings zu beachten, dass die Pins für Ein- und Ausgang hierbei gegenüber der ICOM-Version zu vertauschen sind.

Erzeugung und Bearbeitung von Sprachfiles ( Abschnitt kommt in Kürze )

* Eigenerzeugung von Sprachfiles und deren Bearbeitung [9],[10],[11]
* Downloadbare Soundfiles ( "D" und "E"-Version" )
Nachbau ( Abschnitt kommt in Kürze )
* Im Wesentlichen gelten auch bei diesem Projekt wieder die bereits in [1] zu findenden Hinweise bezüglich Softwarenutzung, Aufbau und Ablage von Referenzdaten.
* Downloadbare HEX-Files ( separate Versionen für GPS-Empfänger mit den Datenraten:  9600bps oder 4800bps )
* Bereitstellung programmierter ATMEGA328p-Prozessoren

Linkliste

[1] http://www.kh-gps.de/stardec3.htm
[2] http://www.kh-gps.de/spk_cmp.htm
[3] http://www.4dsystems.com.au/prod.php?id=73                                                                                                             ( Homepageseite SOMO-14D )
[4] http://www.4dsystems.com.au/downloads/Audio-Sound-Modules/SOMO-14D/Docs/SOMO-14D-DS-rev5.pdf     ( Datenblatt SOMO-14D )
[5] http://www.4dsystems.com.au/prod.php?id=74                                                                                                             ( Link zum Converter-Tool für SOMO-14D )
[6] http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9534                                                                 ( Bezugsquelle SOMO-14D aus USA )
[7] http://www.watterott.com/de/Audio-Sound-Module-SOMO-14D                                                                                ( Bezugsquelle SOMO-14D aus DL )
[8] http://www.watterott.com/de/Arduino                                                                                                                            ( Bezugsquelle für ARDUINO-Boards )
[9] http://audacity.sourceforge.net/?lang=de                                                                                                                     ( Tool zur Erzeugung und Bearbeitung von Sprachfiles )
[10] http://free-audio-editor.softonic.de/                                                                                                                            ( Tool zur Erzeugung und Bearbeitung von Sprachfiles )   
[11] http://www2.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php                                                                                                  ( Tool zur Generierung von Sprachfiles durch Texteingabe )

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