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SDR Widget

La réalisation de la carte SDR-Widget est un projet de "mini groupe" réunissant 5 personnes liées à l'Electrolab et d'autres Radioamateurs situés un peu de partout en France (Antilles y comprises)

La "Widget" est une sorte de "super carte son" externe 24-bit 48k/96k/192k reliée à un ordinateur via un port USB 2.0. Sa principale caractéristique est d'offrir une dynamique exceptionnelle de 135 dB, bien supérieure à celles de cartes semi-professionnelles (M-Audio, Roland Edirol et semblables) que l'on trouve sur le marché.

Un firmware est d'ailleurs disponible à destination des audiophiles.

Mais le principal usage de la SDR Widget est de traiter les signaux I/Q provenant ou à destination d'un tranceiver logiciel (SDR, Software Define Radio). La Widget, pour sa part, a initialement été conçue par Georges Boudreau de Yoyodyne Consulting, avec l'aide et le talent de Loftur Jonasson TF3LJet de l'infatigable et non moins talentueux Alex Lee 9V1AL, lui-même père d'une carte d'extension pour le SDR Softrock, la Mobo 4.3. C'est d'ailleurs pour cette fameuse Mobo que la SDR Widget a été initialement conçue.

Mais compte tenu de l'importance que revêt un bon étage de traitement de signal dans un SDR, ces trois concepteurs n'ont pas souhaité dédier cette carte. Elle peut être utilisée par n'importe quel utilisateur de SDR, du Softrock à l'UHFSDR en passant par n'importe quel autre système de réception ou d'émission-réception capable de sortir des signaux I/Q avec une bande passante de 200 kHz.

Description Technique, Ressources

Une description technique sommaire est disponible sur le site de Georges.

De manière très schématique, la Widget est à la fois un processeur audio émission et réception (CAN CNA 24 bits), et un microcontroleur destiné à piloter les éléments vitaux d'un transceiver SDR. Elle assure les fonctions suivantes :

- carte son haute qualité 48/96/192khz 24 bit sous Windows (pilote ASIO), Linux et OSX

- controle émission-réception (PTT)

- contrôle de la fréquence méthode DG8SAQ (pour VCXO Si570)

- contrôle de l'étage final (PA) en fonction des informations provenant d'un réflectomètre (SWR)

- contrôle de la température du PA

- contrôle et commutation des filtres de bande (cross-over paramétrable)

- gestion d'un afficheur 4 lignes

- prise en charge d'un encodeur optique de commande

Les différents firmwares peuvent être téléchargés sur le dépot google-code SDR-Widget

Plusieurs groupes de discussion anglophones réunissent des utilisateurs de la Widget. Notamment les google groups Mobokits, sdr-Widget,sans oublier le groupe francophone SDR Software

Un site Web est dédié aux Mobo 4.3 (extension du Softrock), à la version CMS du Softrock baptisé SR63NG (softrock 6.3 New Generation, encore une production Yoyodyne) et bien entendu à la Widget. On y trouve notamment les assignations de brochage des différents connecteurs

Rob, M0ZRF, a écrit des choses très intéressantes sur les possibles améliorations d'un SDR de type I/Q architecture QSE/QSD et carte de sortie audio -dont notamment la Widget qu'il utilise-.

Réalisation

La réalisation ne devrait poser aucun problème pour une personne habituée à souder des composants CMS. Une certaine attention et une bonne loupe ou une binoculaire sont cependant nécessaire pour au moins un composant en particulier : le processeur 32 bits Atmel en boitier LQFP144

Les outils nécessaires :

- Un fer à souder avec une panne fine

- Une loupe ou une binoculaire

- du flux (à la résine ou au camphre)

- une bonne pince précelle

- Un flacon d'alcool isopropylique pour nettoyer le surplus de flux (seul solvant qui ne laisse pas de trace)

Prépositionnez le composant après avoir passé une légère couche de flux sur les réserves de soudure. La consistance du flux légèrement pâteux va aide à maintenir le composant en place. Faite attention à la position du détrompeur... ce n'est pas une fois la 144eme broche soudée qu'il faudra s'inquiéter du fait que le composant est ou non soudé dans la bonne position

Placez un très légère goutte de soudure sur la pointe de votre fer, puis soudez une broche située dans l'un des coins du CI. Vérifiez ensuite l'alignement des pattes et des pistes du coté opposé, le centrage du composant sur son empreinte, corrigez de quelques centièmes si nécessaire. Une fois le boitier parfaitement aligné, soudez une ou deux pattes sur le coin opposé du circuit intégré.

- Repassez une légère couche de flux sur le dessus des pattes du circuit

- Re-mouillez la panne de votre fer avec une infime quantité d'étain, puis glissez délicatement la pointe de la panne sur chacune des broches. Le métal en fusion doit, par capilarité, remonter sans problème sur la broche et joindre la couche d'étain "épargnée" du circuit imprimé. Si le circuit a été centré correctement, cette opération ne devrait pas durer plus de deux minutes au total pour les 144 broches. En cas d'excès de soudure, éliminez les "ponts" avec un morceau de tresse à dessouder, puis remouillez le contact ainsi nettoyé.

- Vérifiez les soudures une à une en lumière rasante pour détecter d'éventuels mauvais contacts ou court-circuits.

Il ne reste plus qu'à passer au composant suivant en respectant un ordre de montage simple : les composants situés au centre de la carte en premier, les composants périphériques ensuite, les composants les plus "hauts" en dernier (condensateurs chimiques, connecteurs) car ils sont susceptibles de gêner la brasure de composants plus petits ou de rendre délicate la soudure de composants situés sur l'autre face de la carte.

Le reste du montage n'appelle aucun commentaire particulier. Il suffit de suivre la liste des composants, vérifier la ou les valeurs avec celles portées sur le plan pour enfin souder le composant en place.

A noter :

- Deux points légèrement délicats sur la carte Microcontroleur : ne pas oublier de souder les deux composants ESD1 et ESD2 avant le connecteur mini-USB. Si l'on utilise des connecteurs avec détrompeur, il est nécessaire d'échancrer la base de l'embase de sortie I2C de façon à ce qu'elle n'appuie pas sur R607

- C806 et C807 sont des condensateurs prévus pour le "debouncing" du bouton reset. Ils ne sont pas nécessaires.

Les deux photos ci-après sont des images haute définition des deux cartes de la sdr-Widget,destinées à faciliter le repérage des orientations de composants (condensateurs polarisés, diodes et C.I.). Cliquez deux fois de suite sur chaque document pour obtenir le plus haut niveau de détail.

Micrologiciel

L’injection du firmware de la carte Widget est une procédure simple mais truffée de chausse-trappes, il est recommandé de suivre l’opération pas à pas.

Procédure sous Windows

Une fois les deux cartes achevées et la présence des principales tensions mesurées, il ne reste qu’à associer les deux cartes l’un sur l’autre (via les connecteurs), éventuellement visser une entretoise sur le coté opposé audit connecteur (ce qui aura pour effet de diminuer les contraintes mécaniques), et enfin brancher un câble usb entre la Widget et l’ordinateur.

Aucune des diodes de la carte ne doit s’allumer, le LCD doit afficher deux lignes noires sur les lignes 2 et 4 (ne pas oublier de pousser le contraste à l’aide du potentiomètre situé sur la carte µC).

- Téléchargez et installez la suite de développement Atmel baptisée FLIP

A l’heure où nous rédigeons ces lignes, la dernière version en date porte l’immatriculation 3.4.7.

- Si vous utilisez un Windows 64 bits (Vista, Seven, Windows 8..) Téléchargez le driver signé destiné au processeur Atmel

- Lancer le gestionnaire de périphérique, Il doit afficher un « unknown device » en tête de liste. Double-cliquez sur cette icone, pointez votre souris sur l’onglet « Pilote », et activez le bouton « Mettre à jour le pilote » en spécifiant que le pilote se trouve sur votre ordinateur (celui qui a été téléchargé sur le site AVRFreaks).

Désormais, votre carte Widget est reconnue par le gestionnaire de périphérique et se déclare comme un Atmega 32UC3A.

- Téléchargez la dernière version du firmware destiné à votre matériel sur le dépôt Google Code consacré à la Widget. A l’heure où nous rédigeons ces lignes, ce fichier a pour nom « sdr-widget-2012-10-22.elf ». Enregistrez ce fichiers dans le répertoire « bin » de votre installation de la suite logiciel FLIP (par exemple C:\Program Files (x86)\Atmel\Flip 3.4.7\bin )

- Vérifiez que votre Widget est bien branchée à votre ordinateur via son cordon usb

- Passez en mode « programmation ». Pour ce faire, appuyez et maintenez le bouton « Prog » de la Widget, puis effectuez une brève pression sur le bouton « Reset ». Relachez ensuite le bouton « Prog ».

- Sous Windows, ouvrez une fenêtre de commande (mode caractère), et orientez-vous vers le répertoire « bin » de la suite logicielle FLIP

- Vérifiez que le fichier .elf précédemment téléchargé s’y trouve bien

- Lancez l’ordre suivant en mode commande (attention, l’ordre tient en une ligne)

  batchisp -device at32uc3a3256 -hardware usb -operation erase f memory flash blankcheck loadbuffer sdr-widget-2012-10-22.elf program verify start reset 0

a noter que le nom du fichier elf (sdr-widget-2012-10-22.elf dans le cas présent) doit être remplacé par celui que l’on vient de télécharger

L’exécutable Batchisp doit alors afficher l’écran ci-après

Après un reset, la carte Widget doit afficher une séquence de boot puis se stabiliser comme le montre la photo ci-dessous.

Le branchement de la carte elle-même doit être reconnu comme une extension Softrock/PE0FKO

Il ne reste plus qu’à télécharger l’outil de configuration de la carte WidgetControlSetup20110417.exe ou WidgetControl Windows EXE.zip depuis le dépôt Google Code habituel Cet outil permet de configurer la carte en fonction du mode souhaité (UAC1 ou 2, type d'afficheur utilisé, configuration matérielle des CAN et CNA etc)

Un pilote ASIO est également disponible à cette adresse afin de pouvoir utiliser la carte en mode UAC2 192 kHz sous Windows.

Configuration

tbd