OV-MESSENGER
Version vom 8. Februar 2009
Der OV-MESSENGER ist ein einfaches System, das den Funk-Fernabruf beliebiger MP3- oder auch WAV-Audiofiles ermöglicht. Dafür ist es an den Hörerausgang und Mikrofoneingang ( fast ) beliebiger VHF/UHF-Sprechfunkgeräte anzuschliessen. Mit seiner Hilfe ergeben sich vielfältigste Einsatzmöglichkeiten z.B. im Amateurfunkbetrieb. So kann der OV-MESSENGER  beispielsweise für Identifikationszwecke oder zum Abruf von Veranstaltungshinweisen bzw. Nachrichten von allgemeinem Interesse durch Jedermann und zu jedem beliebigen Zeitpunkt benutzt werden. Die abrufbaren Sprachfiles werden dabei üblicherweise unabhängig vom OV-MESSENGER am PC erstellt. Im einfachsten Fall kann dazu der zum WINDOWS-Programmumfang gehörende AUDIORECORDER benutzt werden. Darüberhinaus gibt es aber auch noch eine Vielzahl anderer ebenfalls geeigneter und ggf. komfortablerer Programme. Erstellte Soundfiles müssen im Basisverzeichnis eines handelsüblichen USB-Sticks abgelegt werden. Dieser bestimmt auch die insgesamt zur Verfügung stehende Speicherkapazität, die aber selbst für eine Vielzahl von Messages mehr als ausreichend sein dürfte. Dabei sollte man daran denken, sich möglichst kurz zu fassen und damit auch eine übermäßige spätere Funkkanalbelegung vermeiden.


Bild 1: Musteraufbau der Platine des OV-MESSENGER

Der OV-MESSENGER arbeitet mit auf dem Stick gespeicherten Sprachdateien und erlaubt dabei den gezielten Funkabruf von bis zu neun verschiedenen Hauptfiles. Voraussetzung dazu ist, daß sie je nach verwendetem Audio-Datenformat unter den Namen "x.mp3" oder auch "x.wav" abgelegt wurden, wobei "x" für eine Ziffer zwischen 1 und 9 steht. Um beliebige MP3- oder WAV-Sprachdateien verwenden zu können, müssen diese ggf. vorher noch entsprechend der getroffenen Namensfestlegung umbenannt werden.
Zum Abruf von Nachrichten sind nacheinander drei DTMF-Tonkombinationen in Richtung des mit dem OV-MESSENGER verbundenen Funkgerätes zu senden. Diese Maßnahme dient der Vermeidung von Fehlabfragen und erfordert zuerst eine Betätigung der Stern-Taste "*", gefolgt von der jeweils gewünschten Messagenummer ( 1-9 ) und wird abgeschlossen durch Drücken der Raute-Taste "#".
Die aktuelle Firmwareversion erlaubt noch eine Besonderheit bei Abfragen: Nach Eingabe einer gültigen Zeichenfolge wird auf dem USB-Stick immer zuerst nach einer Datei mit der Bezeichnung "0.mp3" bzw. "0.wav" gesucht. Falls vorhanden, wird diese zuerst ausgegeben. Erst danach wird die Hauptdatei entsprechend der eingegebenen Messagenummer angewählt und zum Abschluss folgt noch die Ausgabe einer ggf. mit dem Namen: "10.mp3" bzw. "10.wav" vorhandenen Datei. Hierdurch soll erreicht werden, dass ständig wiederkehrende Teile einer Message, wie z.b. Rufzeichennennungen, Begrüßungs- und Schlußansagen nicht auch Bestandteil jeder einzelnen Hauptmessage sein müssen.
DAS TECHNISCHE KONZEPT


Bild 2: Elektrisches Schaltbild des OV-MESSENGER

Bild 2 zeigt das elektrische Schaltbild des OV-MESSENGER. Kernstück ist der Sprachbaustein "VMUSIC2". Näheres über ihn ist weiter unten zu finden. Gesteuert wird er von einem Mikrocontroller des Typs ATMEL "ATMEGA8", der zusätzlich auch noch die Datenausgänge eines DTMF-Decoderbausteins "MT8870" auswertet. Über den Hörerausgang eines angeschlossenen Funkgerätes gelangen die von empfangenen Stationen stammenden Steuertöne an den Eingang des Bausteins "IC1". An seinen Ausgängen Pin 11-14 stellt er ein von der  empfangenen DTMF-Tonkombination abhängiges 4-Bitmuster bereit. In Falle erfolgreicher Decodierung gibt er parallel dazu an seinem Pin 15 einen Strobe-Puls aus. Der Mikrocontroller IC2 verwendet ihn, um damit ein Einlesen des jeweils anliegenden Bitmusters zu bewirken.
Erfolgt die Erkennung von drei nacheinander eintreffenden DTMF-Tönen gemäß der oben beschriebenen Festlegung, so tastet Transistor T1 einen angeschlossenen Sender auf. Dabei kann entweder ein separater PTT-Ausgang oder ein mit dem abgehenden Tonsignal kombinierter Ausgang benutzt werden. Bei Nutzung des separaten PTT-Steuerausgangs entfällt Widerstand "Rx". Zum Starten der Sprachausgabe wird über den seriellen Datenausgang ( Pin 3 ) des Mikrokontrollers anschliessend ein geeignetes Kommando an den Eingang "RxD" Pin 4 ( orange ) des Bausteins "VMUSIC2" geschickt. An dieser Stelle war ursprünglich auch noch ein ( im Platinenlayout noch berücksichtigter ) aus zwei Widerständen bestehender Spannungsteiler vorgesehen. Er sollte der Reduzierung des TTL-Signalpegels auf nur etwa 3Vss dienen, hatte aber zur Folge, daß eintreffende Kommandos vom Sprachbaustein nicht immer sicher erkannt wurden und musste daher letztendlich weggelassen werden.
Das vom VMusic2-Baustein ausgegebene Tonsignal steht an seinen Line-Ausgängen zweikanalig zur Verfügung. Die Anschlüsse sind von hier mit dem heißen Ende des zur Modulationspegelanpassung dienenden Potentiometers "P1" zu verbinden.
Über seinen seriellen Ausgang TxD signalisiert "VMUSIC2" dem Mikrocontroller das jeweilige Ende einzelner Fileaussendungen und sendet dabei die folgende Zeichenfolge: "D:\>". Nach Ausgabe aller, zu einem Cyclus gehörenden Sprachfiles wird auch die Senderauftastung beendet. Um überhaupt Rückmeldungen vom Baustein "VMUSIC2" zu erhalten, ist es erforderlich, dass auch sein CTS-Eingang Pin 6 ( grün ) an Masse gelegt wurde. Nach Aussendungsende geht das Mikrocontrollerprogramm zurück in die Startposition und wartet hier auf neu eintreffende DTMF-Steuerkommandos.
Von der Schalteranordnung "S1-S4" ist derzeit nur "S1" in Benutzung. Hierüber erfolgt die Auswahl des jeweils benutzten Sprachfiletyps. Während er bei Verwendung von MP3-Files geöffnet bleiben muss, erfordern WAV-Files ein Schließen des Schalters.
Während LED1 lediglich der Versorgungsspannungskontrolle dient, ermöglicht LED2 eine Anzeige verschiedener Betriebszustände. So wird diese Leuchtdiode bei jedem Erreichen der Ausgangsposition des Programmablaufs zweimal kurz aufleuchten. Nach Decodierung gültiger DTMF-Steuertöne wird sie nur einmal kurz leuchten und während der Sendertastung bzw. Sprachfileausgabe ständig eingeschaltet  bleiben.
DER FTDI-SPRACHBAUSTEIN "VMUSIC2"

Bild 3: Ansicht des FTDI-Moduls VMUSIC2

Auf der Suche nach einem über Mikrocontroller steuerbaren Sprachausgabesystem, war ich auf den "VMUSIC2" von Fa. FTDI/VINCULUM [1]  gestossen ( Bild 3 ). Nach ersten praktischen Versuchen begeisterte mich vor allem seine einfache Handhabung. Auf einem ansteckbaren USB-Stick abgelegte beliebige MP3- oder auch WAV-Files liessen sich mithilfe eines einzigen, an den Baustein "VMUSIC2" zu sendenden Befehls wiedergeben. Wie Tabelle 1 zu entnehmen ist, gibt es für sonstige Steuerungsvorgänge darüberhinaus auch noch weitere Kommandos. Eine ausführliche Befehlsliste findet man auch in [5] und [6].
Der Baustein besitzt ein bei Bedarf auch sehr leicht entfernbares Plastikgehäuse. Auf der Frontseite erkennen wir den USB-Anschluss für den Stick, sowie eine 3.5mm-Stereo-Klinkenbuchse zur Adaption eines Ohrhörers bzw. einer Aktivbox. Die gleichen Tonausgänge ( Line-Out ) sind auch noch einmal auf der Gehäuserückseite zu finden. Der Baustein erlaubt eine Steuerung im UART- oder im SPI-Modus, wozu eine entsprechende Drahtbrücke gesetzt werden muss. Wir benutzen den UART-Modus und verwenden die in Bild 4 sichtbare Anschlussleiste, für die auch das gezeigte Adapterkabel mitgeliefert wird.


Tabelle 1:   Wiedergabe-Steuerbefehle für den Baustein VMUSIC2

Für den praktischen Einsatz ist es wichtig zu wissen, daß der Baustein nach dem Einschalten zuerst einmal nach einem eingesteckten USB-Stick sucht. Nach seiner Erkennung wird er weiterhin versuchen, von dort eine ( ggf. neue ) Firmwareversion zu laden. Zumindest bei der Erst-Inbetriebnahme eines "VMUSIC2" ist ein Laden der jeweils aktuellsten Version auch unbedingt zu empfehlen. So führte das bei mir z.B. zu einer drastischen Verkürzung der zur Initialisierung des Bausteins benötigten Zeitspanne.
Die Vorgangsweise zur Abspeicherung einer neuen Firmwareversion ist äusserst einfach: Von der FTDI-Downloadseite [2] kopiert man die entsprechende FTD-Datei auf den USB-Stick. Danach erzeugt man von ihr eine Kopie unter dem Namen "FTRFB.FTD". Bei der nächsten Inbetriebnahme des Bausteins wird diese dann automatisch erkannt und als aktuelle Firmware in seinem Flash-Speicher abgelegt. Zur Verhinderung ihrer erneuten Einlesung auch bei jeder folgenden Inbetriebnahme, ist sie danach wieder vom USB-Stick zu löschen oder zumindest umzubenennen. Der Ladevorgang kann einige Sekunden dauern und ist beendet, sobald die grüne LED kontinuierlich leuchtet. Mit der gleichen Leuchtdiode wird die Betriebsbereitschaft der Baugruppe auch bei allen folgenden Inbetriebnahmen angezeigt. Über ihren seriellen Datenausgang wird dabei ( u.a. ) die Zeichenfolge: "D:\>" ausgegeben. Die Ausssendung erfolgt mit einer Datenrate von 9600bps und signalisiert einer ggf. angschlossenen Peripherie die Bereitschaft zur Entgegennahme weiterer Steuerbefehle.
Die Wiedergabe eines bestimmten Audiofiles wird im einfachsten Fall durch Eingabe eines Befehls nach folgenden Syntaxen gestartet:
Beispiele: "vpf  test.mp3" <cr> bzw. "vpf test.wav"

Dabei ist allerdings zu beachten, dass die verwendeten Filenamen nur maximal achtstellig sein dürfen ( also z.B.: "12345678.MP3" ). 
Für erste Eingabeversuche wollte ich das unter WINDOWS-Zubehör zu findende Terminalprogramm "HyperTerminal" benutzen. Dabei stellte sich allerdings heraus, dass "VMUSIC2" die komplette Befehlszeile offenbar nur "in einem  Rutsch" erwartete und die bei manueller Eingabe einzelner Zeichen zwangsläufig entstehenden Pausenzeiten hierfür zu lang waren. Mit einem anderen Terminalprogramm, welches die komplette Ausgabe vorher eingegebener Zeichenketten auf Tastendruck erlaubte, gab es dagegen keinerlei Schwierigkeiten und bei Steuerung über einen Mikrocontroller stellt sich diese Problematik ohnehin nicht.


Bild 4: Anschaltung des Bausteins VMUSIC2


Tabelle2: Pinbelegung der Anschlussleiste des Bausteins VMUSIC2
NACHBAU
Zur Vereinfachung des Nachbaus wurde eine Platine ( Bild1 und Bild 5 ) entworfen. Der Bezug von Spezialbauteilen, wie Platinen, progr. Prozessoren, DTMF-Decoder IC's und Quarzen ist ggf. in kleinen Mengen über den Verfasser auf privater Basis möglich: dj7oo@t-online.de.  Eine Bezugsquelle für Bausteine des Typs: "VMUSIC2" findet man unter [3]. Dagegen ist die jeweils aktuelle Programmsoftware von der Homepage des Verfassers [4] verfügbar.


Bild 5: Platinenlayout OV-MESSENGER


Tabelle 3:  Bauteileliste OV-MESSENGER
 LINKLISTE