- خط تلفن و اینترنت LTE روی پورت USB-C
- طراحی ۴ لایه KiCad با قابلیت تماس و پیامک
- استفاده از تراشه RP2040 به عنوان کارت صدا
فرصت مطالعه ندارید؟ چکیده این مطلب را همین‌جا گوش دهید:
تبدیل رایانه به یک دستگاه مخابراتی کامل با تمام امکانات شبکه تلفن، یکی از ایده‌های جذاب برای توسعه‌دهندگان سیستم‌های اتوماسیون و دستیارهای صوتی است. پروژه Koppar LTE Modem یک برد سخت‌افزاری متن‌باز ۴ لایه است که به شما اجازه می‌دهد تنها با اتصال یک کابل USB-C، خط تلفن مستقل شامل داده‌ی پرسرعت LTE، ارسال و دریافت پیامک و تماس صوتی را مستقیماً روی رایانه خود در اختیار داشته باشید. این برد با استفاده از نرم‌افزار طراحی مدار چاپی KiCad توسعه یافته و تمامی نقشه‌ها، فایل‌های ساخت و فریم‌ور آن به صورت کاملاً آزاد در دسترس قرار دارد.
آشنایی با قابلیت‌ها و معماری سخت‌افزاری
این برد به گونه‌ای طراحی شده است که پس از اتصال از طریق کابل USB-C، رایانه میزبان از طریق یک هاب داخلی، سه دستگاه مجزا را شناسایی و مدیریت می‌کند. این ساختار منظم باعث می‌شود تا سیستم‌عامل بدون نیاز به درایورهای پیچیده اختصاصی، به بخش‌های مختلف دسترسی داشته باشد.
| نام بخش | قطعه سخت‌افزاری | کاربرد اصلی |
|---|---|---|
| آداپتور شبکه | Quectel EC25-EUX (U8) | داده‌های LTE با پشتیبانی از باندهای اروپایی و قابلیت بازگشت به شبکه‌های 3G و 2G |
| پورت‌های سریال | EC25-EUX | ارسال دستورات AT برای شناسایی تماس‌گیرنده، پیامک و پاسخ به تماس |
| کارت صدای USB | RP2040 (U5) | مدیریت صدای تماس و تبدیل رابط PCM به میکروفون و بلندگوی USB |
هیچ‌گونه باتری، صفحه نمایش یا بلندگوی داخلی روی این برد قرار ندارد و وضعیت دستگاه تنها از طریق سه عدد ال‌ای‌دی شامل رنگ سبز برای شبکه (NET)، رنگ کهربایی برای زنگ خوردن (RING) و رنگ آبی برای وضعیت تماس (CALL) نمایش داده می‌شود. توان مصرفی برد از طریق پورت USB-C تامین می‌شود که شامل ولتاژ ۵ ولت استاندارد، یک مبدل باک ۳.۸ ولت برای تامین جریان لحظه‌ای ماژول و ولتاژ ۳.۳ ولت برای هاب و میکروکنترلر RP2040 است.
ساختار فایل‌ها و اجزای پروژه در مخزن
مخزن این پروژه شامل تمام مستندات مهندسی مورد نیاز برای تولید، تحلیل و توسعه است. با بررسی ساختار پوشه‌ها متوجه دقت بالای تیم سازنده در مستندسازی خواهید شد:
- spec.txt: مشخصات فنی اولیه و متنی که برد از روی آن طراحی شده است.
- board/ پروژه کامل نرم‌افزار KiCad 10 شامل شماتیک، طرح برد، قوانین طراحی، فوت‌پرینت‌ها و مدل‌های سه‌بعدی.
- board/fab/ فایل‌های خروجی ساخت شامل فایل‌های گربر (Gerbers)، دریل و خروجی‌های استاندارد صنعتی.
- board/fab/jlc/ فایل‌های اختصاصی مونتاژ برای شرکت JLCPCB شامل BOM و فایل‌های جایابی قطعات (CPL).
- REVIEW.md: گزارش کامل بررسی طراحی، تغییرات انجام شده و نکات سفارشی‌سازی.
- firmware/ کدهای مربوط به فریم‌ور کارت صدای مبتنی بر تراشه RP2040.
راهنمای ساخت، سفارش و قطعات مورد نیاز
برای ساخت این برد سخت‌افزاری، می‌توانید فایل board/fab/gerbers.zip را در شرکت‌های تولید برد مدار چاپی بارگذاری کنید. مشخصات استاندارد ساخت شامل برد ۴ لایه با ضخامت ۱.۶ میلی‌متر است. خطوط انتقال فید آنتن روی این پشته‌سازی روی امپدانس ۴۹ اهم تنظیم شده‌اند. تمامی ویاها با ابعاد استاندارد طراحی شده و بدون تداخل در پدها قرار دارند.
برخی قطعات کلیدی به دلیل محدودیت‌های خطوط مونتاژ خودکار یا ماهیت تخصصی، باید به صورت دستی تهیه و روی برد نصب شوند:
EC25EUXGR-128-SGNS. توجه داشته باشید که حتماً باید نسخه EUX تهیه شود، زیرا نسخه‌های مختص آمریکای شمالی فاقد قابلیت تماس صوتی هستند.
جزئیات پیاده‌سازی و بازیابی فریم‌ور
این سیستم فاقد دکمه فیزیکی بوت‌سل (BOOTSEL) است، اما تراشه RP2040 در صورت خالی بودن حافظه به صورت خودکار وارد بوت‌لودر USB می‌شود. در پشت برد پدهای راهنمایی برای حالات بازیابی در نظر گرفته شده است:
.uf2) بالا می‌آید.پرسش‌های متداول
آیا این برد به باتری خارجی نیاز دارد؟
خیر، تمامی توان مورد نیاز برد از طریق پورت USB-C و ولتاژ ۵ ولت تامین می‌شود و نیازی به باتری مجزا ندارد.
چه نوع سیم‌کارتی روی این ماژول کار می‌کند؟
شما به یک سیم‌کارت در ابعاد نانو نیاز دارید که از سرویس تماس صوتی (Voice) و اینترنت LTE پشتیبانی کند.
آیا این پروژه تحت لایسنس رایگان منتشر شده است؟
بله، این سخت‌افزار تحت لایسنس آزاد و متن‌باز CERN Open Hardware Licence Version 2 (Permissive) عرضه شده است.
آیا برای کار با ماژول نیاز به نصب درایور خاصی است؟
سیستم‌عامل‌های مدرن پورت‌های سریال مجازی و کارت صدای USB را به صورت پیش‌فرض شناسایی می‌کنند و نیازی به درایورهای جانبی پیچیده نیست.
جمع‌بندی
پروژه Koppar LTE Modem یک راهکار سخت‌افزاری کاملاً متن‌باز و مهندسی‌شده برای اتصال مستقیم خط تلفن، پیامک و اینترنت همراه به رایانه است. با بهره‌گیری از نقشه‌های استاندارد KiCad، تراشه قدرتمند RP2040 به عنوان کارت صدا و ماژول مخابراتی Quectel، طراحان و توسعه‌دهندگان می‌توانند سیستم‌های اتصالات تلفنی شخصی خود را بدون وابستگی به سخت‌افزارهای تجاری گران‌قیمت پیاده‌سازی کنند.
