Dokumentation zur Hardware
Wichtiger Hinweis:
Texte, Listings, Zeichnungen und Schaltungen in diesem Manual sind urheberrechtlich geschützt. Eine auch auszugsweise Verbreitung und Veröffentlichung ist grundsätzlich nur mit vorheriger Zustimmung der Autoren gestattet. Der Nachbau der Schaltung zu anderen als rein privaten Zwecken, insbesondere die gewerbsmäßige Nutzung des Designs ist verboten, Zuwiderhandlungen werden strafrechtlich verfolgt. Die Rechte für die Schaltung des TNC2X und des TCM3105-Modems liegen bei Stefan Reimann, DG8FAC, die Rechte für die Schaltung des DF9IC-PIC-Modems liegen bei Henning Rech, DF9IC. Die Rechte für die Platine des TNC2X und des TCM3105-Modems liegen bei Stefan Reimann, DG8FAC, die Rechte an der Platine für das DF9IC-PIC-Modems und an der Dokumentation liegen bei Johannes Kneip, DG3RBU. Bei der Software TF2.7 handelt es sich um eine Adaptierung für den TNC2X von Matthias Wilwarsky, DG2FEF. TF unterliegt den ALAS-Bestimmungen von NORD><LINK e.V.
Haftungsausschluß: Die Autoren übernehmen keine Haftung für die Richtigkeit der veröffentlichten Schaltungen und sonstigen Anordnungen sowie der technischen Beschreibung. Sie haften ebenfalls nicht für Schäden, die durch den Aufbau oder Einsatz der beschriebenen Schaltung, des Bausatzes oder Fertiggeräts entstehen.
Schaltung der Grundkarte
Schaltplan als GIF,
Schaltplan für Postscript-Viewer
Der Schaltplan der TNC2X Grundkarte befindet sich in Heftmitte. Die Grundkarte enthält alle Bauteile des TNC bis auf das Modem.
Zentral in Bildmitte des Schaltplans ist der Z84C1310 Prozessor zu erkennen, der mit knapp 10MHz getaktet wird. über Daten- und Adreßbus sind das RAM (U4, 62256) und das EPROM (U5, 27C256) angeschlossen. Anstatt des 32kByte großen EPROMs 27C256 kann auch ein 64kByte großes 27C512-EPROM verwendet werden, wenn man neben TF2.7 noch eine andere TNC Firmware verwenden möchte, die dann in den oberen Teil des EPROMs (ab Adresse 4000h) gebrannt wird. Es können nur für den TNC2X adaptierte Versionen Verwendung finden, da die integrierte SIO andere Eigenschaften aufweist als bei anderen TNCs üblich. Die Umschaltung erfolgt dann über Jumper JP2. Die ICs U6A und U7A, U7B dienen zur Erzeugung der Chip-Select-Signale der verschiedenen am Prozessorbus angeschlossenen Bausteine. über JP1 kann der Ausgang eines der internen Timer mit dem Sendetakt verbunden werden, dies ist dann notwendig, wenn ein externes Modem keinen eigenen Sendetakt aufweist (z.B. Original-G3RUH-Modem).
Die jeweilige Aktivität des Prozessors wird über LEDs angezeigt. D6 (POW) leuchtet, sobald Betriebsspannung vorhanden ist, D1 (STA) zeigt an, ob Nachrichten im TNC vorhanden sind. D2 (CON) leuchtet bei Zustandekommen eines Connects auf. D3 ist die Kanalbelegtanzeige (CD) und D4 zeigt an, wenn das eigene Funkgerät auf Sendung geht (PTT).
Die Anbindung des Prozessors an die RS-232-Schnittstelle geschieht über einen Pegelwandler MAX232 (U1), in dem die CMOS-Pegel des TNCs auf die normgerechten +/- 3..15V umgewandelt werden.
Der TNC kann mit einer beliebigen Wechsel- oder Gleichspannung von 8 bis 24V betrieben werden. Die Stabilisierung erfolgt über einen Längsregler 7805 (U8). Optional kann auch ein DC/DC-Spannungswandler vom Typ PP1R5-12-5 eingesetzt werden. Dieser ist zwar teurer, bietet aber den Vorteil eines erheblich geringeren Stromverbrauches und geringerer Störungen. Zum Erreichen eines möglichst geringen Störpotentials wird die Versorgungsspannung mehrfach gesiebt und geglättet (C11, DR2, C10). Alle Ein- und Ausgänge des TNCs sind über T-Filter geführt. U3 stellt einen Reset-/Batteriespannungswächter dar. Er löst einerseits beim Anlegen von Betriebsspannung einen ordnungsgemäßen Reset des Prozessors aus, andererseits wird das statische RAM über einen 100000 mF Goldcap Elektrolytkondensator gepuffert, so daß auch beim Abstecken des TNCs gespeicherte Nachrichten nicht verlorengehen können. Die Pufferung reicht für etwa 2 Wochen Datenerhalt aus.
Für eine spätere Erweiterung des TNCs sind bereits Steckplätze für die Einrichtung eines I2C-Bus vorgesehen. Dabei handelt es sich um einen einfachen seriellen Bus, über den später einmal Modem- und Funkgeräte-Einstellungen softwaregesteuert vorgenommen werden sollen. Derzeit wird dieser Bus aber von der Software noch nicht benutzt, die vorgesehenen Steckplätze (U9/10) werden daher erst einmal leergelassen.
Das Funkmodem wird über die Stecker ST1 und ST3 angeschlossen. Bei ST1 handelt es sich im Prinzip um den bekannten Modem-Disconnect-Stecker nach DF9IC-Norm, der um 3*2 Pole für die überführung des I2C-Busses erweitert wurde. Die genaue Belegung ist im Anhang aufgeführt. St3 führt die Nf-Signale des Modems auf die 5-polige DIN-Buchse auf der Hauptplatine, die die Verbindung zum Funkgerät herstellt. Belegt sind hier Sende-Nf, Empfangs-Nf, PTT, ext. DCD (optional) und GND.
Das Modem mit TCM3105
Schaltplan als GIF,
Schaltplan für Postscript-Viewer
Das Bild auf der folgenden Seite zeigt den Aufbau des Standardmodems für 1200Bd mit dem Modem-IC TCM3105 von Texas Instruments. Neben der eigentlichen Modembeschaltung auf der rechten Seite (rund um U5) enthält die Schaltung auch noch die Empfangstaktgenerierung für den TNC. Der (einfache) Empfangstakt wird durch Frequenzteilung aus dem 16-fachen Sendetakt generiert (U1A), eine Verzögerungskette (U4B, U4A, U3B und U2A) sorgt dabei für die Synchronisierung mit den empfangenen Daten. Sendedaten werden ebenfalls über ein Flipflop (U2B) zwischengespeichert und dann dem Modem-IC zugeführt. Dieses wandelt die Daten in sendefähige Nf um. Das Poti P1 dient zur Einstellung des Ausgangshubs ("Lautstärke") des Nf-Signals. R1, D1, D2 dienen zur Pegelbegrenzung des einkommenden Nf-Signals. Die PTT des Funkgeräts wird über die Transistoren Q2 und Q3 angesteuert. C6 und R7 bilden dabei einen Watchdog, der im Falle eines Absturzes des TNCs die PTT nach einiger Zeit wieder abschaltet. D3 schützt die MOS-Transistoren vor Schaltüberspannungen, die bei Geräten mit Relaisumschaltung auftreten können.
Das PIC-Modem von DF9IC
Schaltplan als GIF,
Schaltplan für Postscript-Viewer
Das PIC-Modem ist eine Neuentwicklung von Henning, DF9IC, in der die aufwendigen Digitalfunktionen des bisherigen DF9IC-Modems in einem einfachen Microcontroller (Microchip PIC 16C84) zusammengefaßt werden. Dadurch können insgesamt 3 GALs, ein EPROM und 3 herkömmliche ICs eingespart werden, so daß eine einfache und preisgünstige Realisierung auf der kleinen im TNC vorhandenen Fläche möglich wird. Das Modem erlaubt Halbduplexbetrieb (also kein gleichzeitiges Senden und Empfangen) und ist primär für 9600Bd-Betrieb gedacht. 1200Bd-Betrieb ist durch Umstecken eines Jumpers ebenfalls möglich, DCD und Decodiereigenschaften sind denen eines TCM3105-Modems allerdings dann unterlegen.
Der PIC (U1) stellt das Herzstück des Modems dar, er ist in der unteren Mitte des Schaltplans zu erkennen. Sende- und Empfangstakt sowie Sende- und Empfangsdaten sind jeweils auf einen Ein/Ausgang des PICs zusammengefasst, um Anschlüsse zu sparen. Eine Dioden-/Transistorlogik (D1-D3, T2 und T3) nimmt das Demultiplexen der zusammengefassten Signale auf den Steckverbinder zum TNC vor. Das Auswählen der Baudrate geschieht über Jumper JP3. Ist er geschlossen, so wird 1200Bd AFSK-Modulation/Demodulation durchgeführt, ist er offen, so wird 9600Bd FSK moduliert/demoduliert.
Der PIC übernimmt das Scrambeln / Descrambeln des Signals, er berechnet ebenso das FIR-Filter auf der Sendeseite und führt eine Trägererkennung sowie die Taktregenerierung auf der Empfangsseite durch. Das digitale Sendesignal wird mit sieben Bit Breite auf den D/A-Wandler ZN429 geführt, der dann das noch zu filternde Nf-Signal daraus formt. Für Sende- und Empfangsfilter wird ein Rail-to-Rail Operationsverstärker vom Typ OP491 verwendet, der besonders geringe Schwingneigung aufweist sowie einen hohen Ausgangshub erzeugen kann. Die für die Analogfilter notwendige Hilfsspannung von 2.7V wird über eine Z-Diodenstabilisierung gewonnen.
Ankommende Nf wird über U3A zunächst bandbreitebegrenzt, U3B stellt den Komparator dar, der das Signal mit einer Entscheiderschwelle vergleicht. Das gewonnene binäre Signal wird wiederum dem PIC zugeführt, das daraus DCD, Empfangstakt sowie Empfangsdaten generiert, die wiederum dem TNC zugeführt werden.
Die PTT des Transceivers wird vom PTT-Signal des TNCs über Transistor T3 angesteuert.
Aufbau Grundkarte
Es werden zunächst alle niedrigen Bauteile (Dioden, Widerstände Fassungen) bestückt, dann folgen die höheren Bauteile (Elkos, Steckverbinder etc.). Die ICs werden erst nach Abschluß der Montage bestückt. Alle Bauteile werden plan auf die Platine gesetzt. Wichtig für den späteren Einbau ins Gehäuse ist, daß nach dem Einlöten die Bauteile sehr dicht an der Lötseite der Platine abgeschnitten werden, da die Platine im Gehäuse nur sehr wenig "Luft" nach unten hat. Die Leuchtdioden werden 90 Grad umgebogen auf die Platine montiert und zwar so, daß der Kunststoffboden ca. 1mm vor dem vorderen Platinenrand zu liegen kommt. Der Abblockkondensator CB2 befindet sich unterhalb der PLCC-Fassung, er sollte flach auf der Platinenunterseite eingelötet werden, falls unter der Fassung kein Platz mehr ist. Für die Spannungsversorgung ist entweder der DC-DC-Wandler ODER der 7805 einzusetzen (ersterer ist als Option zum Bausatz erhältlich). Wird der 7805 eingesetzt, so ist gemäß folgender Zeichnung zusätzlich eine Masseverbindung auf der Unterseite der Platine herzustellen:
Verbindung von Spannungsversorgungsmasse mit TNC-Masse für 7805
Bei Einsatz des DC/DC-Wandlers ist diese Verbindung NICHT nötig, da der Spannungswandler die TNC-Masse und die Spannungsversorgungsmasse galvanisch trennt. Die ICs U9 und U12 sind für eine spätere Erweiterung vorgesehen, sie werden noch nicht bestückt. Bei JP3 handelt es sich lediglich um einen Testpunkt, auch er braucht nicht mit einer Jumperleiste bestückt werden. Als letzter Schritt werden die Stecker bestückt und verlötet, dann können die ICs eingesetzt werden. Damit ist der Aufbau der Grundkarte abgeschlossen.
Aufbau des Modems mit TCM3105
Auch beim Aufbau des TCM3105-Modems ist wie üblich vorzugehen: Zunächst alle flachen Bauteile bestücken, erst danach die etwas höheren Transistoren und Kondensatoren. Zu beachten ist beim TCM3105-Modem lediglich die Anbringung der Steckverbinder JP1 und JP2: Diese zeigen von der Lötseite nach unten, so daß das Modem aufrecht auf die Grundkarte gesteckt werden kann, siehe Zeichnung:
Aufbau DF9IC PIC-Modem
Auch der Aufbau des PIC-Modems gestaltet sich wiederum einfach. Zu beachten ist insbesondere die Orientierung der ICs. Der Quarz wird flach auf die Platine gelegt, sein Gehäuse kann auch mit dieser verlötet werden. Die Stecker JP1 und JP2 werden wieder auf der Lötseite der Platine angebracht, siehe dazu auch die Zeichnung in Abschnitt 3.2.
Einbau in das Gehäuse
Das Modem kann nun in ein passendes Gehäuse eingebaut werden. Im Bausatz ist ein bereits bearbeitetes Gehäuse enthalten, ansonsten kann ein Eurokartengehäuse mit mindestens 30mm Höhe verwendet werden. Bei Verwendung des PIC-Modems wird zunächst der Umschalter für die Baudrate in die Rückwand des Gehäuses geschraubt (in das 5mm-Loch oberhalb der AC-Buchsen-Bohrung). An die Anschlüsse des Schalters wird ein kurzes Stück Kabel gelötet, an dessen Ende wird eine 2-polige Buchsenleiste gelötet, die später auf JP3 des PIC-Modems gesteckt wird. Die Rückwand des Gehäuses wird dann mit der 9-poligen Sub-D-Buchse der Grundkarte verschraubt, das jeweilige Modem kann dann auf die Grundkarte aufgesteckt werden. Der TNC wird dann in die unterste Schiene der Gehäusehalbschalen geschoben. Man kontrolliere, ob auch alle Drahtenden auf der Lötseite kurz genug abgeschnitten sind, um keinen Kurzschluß zu verursachen (im Zweifelsfall auf den Gehäuseboden einen Karton oder ein Stück Folie aufkleben). In den oberen Gehäusedeckel kann ein Loch gebohrt werden (ca. 4mm Durchmesser, 25mm entfernt von der Rückwand, 22.5mm entfernt von der linken Seite), um das Hub-Poti auf den Modems von aussen bedienen zu können. JP1 und JP2 werden im Normalbetrieb offengelassen.
Damit ist der Aufbau abgeschlossen und das Modem kann in Betrieb genommen werden.
. 
Jumper in der übersicht
Grundkarte:
JP1:
Setzt Timerausgang auf Sendetakt, zur Erzeugung eines 16*9600Hz-Takts, wie für Original-G3RUH Modem benötigt. Default: offen
JP2:
Selektiert obere und untere Bank bei einem 64k EPROM. Default: offen
JP3:
Meßpunkt, wird nicht weiter benötigt
DF9IC-PIC-Modem:
JP3:
Schaltet zwischen 9660Bd und 1200Bd-Betrieb um, wird an externen Schalter angeschlossen. Zu: 1200Bd, offen: 9600Bd.
Steckerbelegungen
Belegung des RS-232-Steckers, Sicht auf TNC-Rückwand
Der Anschluß an das Funkgerät erfolgt über eine 5-polige DIN-Buchse. Sie ist wie folgt belegt:
Belegung des Funkgerätesteckers, Sicht auf TNC-Rückwand
Belegung St1 und St2. St 1entspricht der üblichen DF9IC-Norm. Neben dem einfachen Sende und Empfangstakt (TXCLOCK/RXCLOCK) sind noch der 16-fache Sendetakt TXCLOCK16 sowie die beiden I2C-Leitungen SDL und SDA auf dem Stecker vorhanden.
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7300 TNC2X nach DG8FAC, Bausatz Basiskarte, Gehäuse
7310 TNC2X nach DG8FAC, Bausatz 1200Bd-Modem, TCM3105
7320 TNC2X nach DG8FAC, Bausatz 9600/1200Bd-Modem, DF9IC-PIC
7400 TNC2X nach DG8FAC, Fertiggerät im Gehäuse 9600/1200Bd
7410 TNC2X nach DG8FAC, Fertiggerät im Gehäuse nur 1200Bd
7311 DC/DC-Wandler für TNC2X
7301 TNC2X, Leerplatine Basiskarte
7302 TNC2X, Leerplatine 1200Bd-Modem
7303 TNC2X, Leerplatine 9600Bd-Modem
7303 TNC2X, Gehäuse einzeln
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Johannes Kneip (DG3RBU)
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