TrakBox v1.10         開発担当 JA6FTL/JAMSAT JG6MCG          [注意! 以下に述べるインストールの説明はVersaBoard−8052が  完全に動作することが前提です.ボードのマニュアルにあるRTC,ADC等各  I/Oのテストを行い間違いなく動作することを確認したうえでこのファーム  ウェアーを組み込んで下さい.] 1、はじめに 2、ハードウェアーインストール 3、ソフトウェアーインストール 4、起動及び使い方 1.はじめに VersaBoard−8052に付属のW3IWIオリジナルのBASIC衛星追跡 プログラムの8052移植版は通常の衛星追跡には十分な機能を持っていますがスピー ドその他の点でいま一つ満足できない部分があります. このファームウェアーは独自に開発されたもので C言語およびアセンブラーで書かれ ています. このファームウェアーをVersaBoard−8052ボードのユーザーROM(U 9)に組み込むことによってスタンドアローンで動作するリアルタイム衛星追跡装置 が完成します. TrakBoxの機能 *ターミナルおよびスタンドアローンの両モードで動作  *衛星のリアルタイム軌道計算及びアンテナコントロール  *ドップラー周波数変移のリアルタイム計算及びシリアルポートを経由してリグの   受信周波数の設定  *ターミナルからケプラーエレメントファイルをアプロードすることにより衛星軌道   要素の自動更新  *最大60個の軌道情報をRAM内に記憶  *パネル面のロータリーSWで15個の追跡衛星の選択が可能  *LCDディスプレイにUTC、衛星名、方位角、仰角を表示  *LEDでAOS、LOSの表示  *AOS警告LED 2.ハードウェアーインストール 2−1 アンテナローテーターコントローラーインターフェース  ボードのコントロール出力はオープンコレクターのダーリントン接続トランジスター アレーICを使用しています。最大50V−500mAまで制御できますが直接ローテ ーターモーターのON/OFFはできませんのでリレーやトライアックを使った外づけ インターフェースを製作する必要があります。現在市販されているAZ/ELデュアル ローテーターコントローラーはコンピューターインターフェース用の端子を持っていま すので直接接続することができます。(ボードマニュアル参照) VersaBoard     ローテーター CN5(8255 port-C) 1 PC0 ----------> CCW(left) 2 PC1 ----------> CW (right) 3 PC2 ----------> DOWN 4 PC3 ----------> UP 8 PC7 ----------> BRAKE  CN12(ADC in) 1 ADC0 <---------- Azimuth position sense(0-5V) 2 ADC1 <---------- Elevation sense(0-5V) 5 GND ----------- GND 接続例1 エモトデュアルコントローラーEVー700D2/D5 CN5(8255 port-C)     DIN端子 1 PC0 ----------> CCW(left)         3 2 PC1 ----------> CW (right)         2 3 PC2 ----------> DOWN            5 4 PC3 ----------> UP             4  8 PC7 ----------- BRAKE          なし CN12(ADC in) 1 ADC0 <---------- Azimuth sense(0-5V)   6 2 ADC1 <---------- Elevation sense(0-5V)   7 5 GND ----------- GND            8 接続例2 KENPRO KR−5400A CN5(8255 port-C)    DIN端子 1 PC0 ----------> CCW(left)       4 2 PC1 ----------> CW (right)      2 3 PC2 ----------> DOWN         5 4 PC3 ----------> UP          3 8 PC7 ---------- BRAKE        なし CN12(ADC in) 1 ADC0 <---------- Azimuth  sense(0-5V) 6 2 ADC1 <---------- Elevation sense(0-5V) 1 5 GND ----------- GND          8 2−2 AFC(リグのドップラー周波数補正)    CN4 (misc.) 1 LPT(TTL) -----------> リグのコンピューターコントロール端子へ 5 GND -----------  GND 2−3 スタンドアローンTrakBOXとしてまとめる場合  ターミナルモードで使用する場合は上記アンテナローテーターインターフェースだけ でいいのですが単独で作動するTrakBOXとしてまとめる場合は以下の工作が必要 です. 2−3−1 衛星選択SW  8255ポートBを入力モードで使用しbit0ー3をロータリーバイナリーSWと 接続します。0ーF(16ポジション)または1ー10(10ポジションBCD)いず れも使用できます。バイナリーエンコーダーSWはポジション0のときに各端子が開放 するタイプ(コンプリメンタリーでなくリアルタイプということ)が必要です.825 5ポートBのプルアップ抵抗(RP3 47kx8)をさしこんでおきます. CN9(8255 port-B) Binary SW (real logic) 1 bit0 ----------- bit0 ^^^^^^^^^^ 2 bit1 ----------- bit1 3 bit2 ----------- bit2 4 bit3 ----------- bit3 GND ----------- comon terminal 2−3−2 LCDモジュールの接続  日立のLCDコントローラー44780を使用したモジュールのほとんどに接続可 能ですがコストの面から16文字x2ラインのモジュールに対応するようコーディング されています。 CN8(8255 port-A) LCD module (HITACHI 44780 compatible) 1 bit0 ----------- 7 DB0 2 bit1 ----------- 8 DB1 3 bit2 ----------- 9 DB2 4 bit3 ----------- 10 DB3 5 bit4 ----------- 11 DB4 6 bit5 ----------- 12 DB5 7 bit6 ----------- 13 DB6 8 bit7 ----------- 14 DB7 CN3(8052 P1.0-7) 1 P1.0 ----------- 6 E 2 P1.1 ----------- 5 R/W 3 P1.2 ----------- 4 RS Power +5V ----------- 2 Vdd * GND ----------- 1 Vss GND ----------- 3 Vcont.                *フラットケーブル使用時は極性に注意 2−3−3 LEDの接続 LED1 (tracking status) CN5-7(port-C-6) -------- (-)LED1(+) ---- 500ohm ------ +5V(CN5-10) LED2 (AOS indicator) CN5-6(port-C-5) -------- (-)LED2(+) ---- 500ohm ------ +5V(CN5-10)  LED1はアンテナコントロールSWの状態を表示します.動作モードにより  それぞれ E コマンド及び ハードウェアーSWの状態を表示します.    LED2は AOS接近時 EL>−2.0で点滅し EL>0.0でコント  ロールSWがON時に持続点灯状態になります. 2−3−4 アンテナコントロールSW CN9(8255 port-B) 5 bit4 -------SW------- GND 3.ソフトウェアーインストール ROMの組み込み  VersaBoardを外部ROMモード、ユーザーROMサイズ32K、スタート アドレス0番地に設定しU9にTrakBOX ROMをさしこみます。 ジャンパーSWの設定 JP3(8052 int/external ROM) ------ 2-3 (ext) JP9(User ROM start address)------ 1-2 (0000) JP1(User ROM pin1 select) ------ 1-2 (VCC) BR1,BR2(User ROM AD13/14) ------ close JP6(8051/52) ------ 1-2 (8052) JP12(8255 port-A) ------ 1-2 (out) JP16(8255 port-B) ------ 2-3 (in) 4.たち上げ及び使い方  手持ちのコンピューターかワープロのターミナルソフトウェアーを起動し通信条件を 9600ボー、8N1に設定しRS232Cケーブルでボードにつなぎます。     CN10           DB25 DB9    pin3(TXD)  ------> pin2   pin2    pin5(RXD) <------  pin3   pin3    pin9(GND)  -------  pin7   pin5  スタンドアローンモードでも自局のQTH情報、衛星の軌道情報の入力および内蔵リ アルタイムクロックの校正のために最初のたち上げ時にはターミナルの接続が必要です 。 電源SWをオンするとすべての接続および設定に誤りがなければ次のような初期メニュ ーがでるはずです。 ***************************************** * TrakBox 8051 V1.10 * * Southern NET Dec.18 1991 * ***************************************** Main Menu 1.Realtime Tracking 2.Display Selection 3.Update Satellite Elements 4.Update Station Elements 5.Set Realtime Clock 6.Configuration Select: _  LCDディスプレイには サテライト選択SW位置0の時  TrakBox v1.10 (C)Southern Net サテライト選択SWが0以外の時 一瞬上記の初期画面表示後すぐに 12:30:20 *UO-14 Az 123.8El -12.5 と表示され無事立ち上がったことがわかります。もし表示されない場合にはマニュアル の最初に戻りインストールの項を再確認してください。 各種のパラメーターを設定する必要がありますので最初はターミナルモードでたちあげ てください. パネル面の衛星選択SWをポジションー0にあわせリセットするかパワ ーオンリセットを行います. メニューはすべてプルダウン形式のになっていますので希望メニューの番号をキーイン しますと次のメニューに移行します。’Q’キーインによって前のメニュー画面に復帰 します。 4−1 自局の位置情報の入力  まず計算の基本となるQTHの情報を入力しましょう。メニュー4を選択しコールサ イン、経度、緯度、高度を入力します。 ========= Station Element ======== Name: NOCALL JA6FTL 自局のコールサイン Latitude: 27.391 緯度 Longitude: 231.343 経度を西経に換算 360ー東経 Antenna height: 50.000 標高 fig.16 4−2 リアルタイムクロックの校正  メニュー5を選択し現在時刻をUTCに換算し秒単位まで正確に入力します。NTT の時報サービスが正確で手軽でしょう。 Set realtime Clock. Present Time: UTC 1991/10/00 22:04:32 Enter with format [YY/MM/DD HH:MM:SS]   91/10/25_19:00:00 (入力) Set time: 1991/10/25 19:00:00 'ENTER' when ready.   ここでトップメニューにもどりメニュー1を選択するとROM内には3個の衛星の 軌道要素があらかじめ入っていますので選択すればただちに計算が開始されます。 UTCと各衛星の位置が刻刻と表示されるはずです。プログラムコードの中にはAO 13、FO−20、UO−14の軌道要素がデフォールトとして入っていますがこの データは1991年末のデータですから改めて最新の軌道要素を入力する必要があり ます。 *** Select tracking satellite *** 1.*UO-14 2. AO-13 3. AO-10 Select:1 Tracking sat is UO-14 ========== Realtime Tracking [1991/12/15] ========= 'E' Control On/Off 'Q' Return to main menu UO-14 [Orbit#] UTC Azim. Elev. Range Alt. Lat. Long. Phase Doppler HH:MM:SS deg deg Km Km deg deg(W) <256> MHz * 05:07:25 317.43 -4.20 3800.3 799.3 47.4 263.2 94.0 435.075 ’Q’をキーインしてトップメニューにもどったあとメニュー3を選択します。 4−3 軌道要素の更新 Select: 3 ========= UPDATE MENU ======== 1. EDIT: View/Edit satellite Elements by hand. 2. SELECT: Add to calculation table. 3. UPDATE: Clear database & read in new Elements. サブメニュー1では軌道要素を手入力で書き込みまたは変更します。衛星を選択すると 現在のデータが表示されカーソル部分に新しいデータを書き込みます。変更がなければ リターンキーを打ち込みます。 FREQ1、FREQ2はドップラー周波数変移を計算する基本となるデータですから KHzの単位まで正確に入力します。FREQ1はダウンリンク(受信)周波数、FR EQ2はアプリンク(送信)周波数です。もしリグの周波数コントロールが必要でなけ れば省略しても構いません。またアプリンク周波数のコントロールが必要でない場合は FREQ2に 0(ゼロ)を書き込んでおきます。 1.*UO-14 2. AO-13 3. AO-10 4. AO-16 5. DO-17 6. WO-18 7. LO-19 8. AO-21 9. UO-22 10. Mir 11. SARA Select:1 ====== Satellite data ====== Satellite : UO-14 Epoch Time T0 : 91 Y0: Epoch Time T0 : 344.21790 T0: Epoch Rev K0 : 9813.00000 K0: Mean Anomaly M0 : 345.92850 M0: Mean Motion N0 : 14.29394 N0: Inclintion I0 : 98.65510 I0: Eccentricity E0 : 0.00116 E0: Arg perigee W0 : 14.22270 W0: R.A.A.N. O0 : 62.54790 O0: Decay N1 : 5.180000e-06 N1: Beacon Frq.F1 : 435.07000 F1: Beacon Frq.F2 : 0.00000 F2: サブメニュー3はターミナルから軌道要素のデータファイルをアプロードしRAM内の データを更新するものです。AMSATフォーマットのファイルが必用ですがPACK ET BBSやJAMSAT DBから入手してください。 ターミナルからASCIIトランスファーでアプロードします。アプロードの終了した あとCtrl−Zをキーインするとボード内でデータが処理されRAMに再配列記録さ れます。衛星の一覧表が表示されますがこの中からロータリーSWの各番号にわりあて る衛星を選択します。(最大15個)。不必要な番号以降はリターンキーでスキップし てください。 Upload Kepler data with AMSAT format.(EOF ctrl+Z) upload KEPLER.AMS from terminal with ASCII transfer Enter Ctrl-Z ASCIIトランスファーでターミナルからアプロードしたあと Ctrl−Z を入力します. Reg #0 Reg #1 Reg #2 Reg #3 Reg #4 Reg #5 Reg #6 Reg #7 Reg #8 Reg #9 Reg #10 Reg #11 Reg #12 Reg #13 Reg #14 Reg #15 Reg #16 Reg #17 Reg #18 Reg #19 Reg #20 Reg #21 Reg #22 Reg #23 Reg #24 Reg #25 Reg #26 Reg #27 Reg #29 Reg #30 Reg #31 1.AO-10 2.RS-10/11 3.UO-11 4.RS-12/13 5.AO-13 6.UO-14 7.AO-16 8.DO-17 9.WO-18 10.LO-19 11.DEBUT 12.AO-21 13.UO-22 14.NOAA 9 15.NOAA 10 16.NOAA 11 17.NOAA 12 18.Meteor 2-17 19.Meteor 2-18 20.Meteor 2-19 21.Meteor 2-20 22.Meteor 3-2 23.Meteor 3-3 24.Meteor 3-4 25.Meteor 3-5 26.FengYun 1-2 27.Almaz 1 28.GRO 29.HST 30.Mir 31.SARA 32.UARS Select:6 <=uo−14を#1に選択 Satellite (UO-14) selected as #1 Select:5  <=ao−13を#2に選択 Satellite (AO-13) selected as #2 Select:13  <=uo−22を#3に選択 Satellite (UO-22) selected as #3 Select:7  <=ao−16を#4に選択 Satellite (AO-16) selected as #4 選択した衛星がロータリーSWの番号に割り当てられました.以後エディット,計算等 すべて衛星の選択はこの番号が使われます. 前後しますがサブメニュー2はこの選択作業のみをおこないます. 4−4 スケジュール表示  トップメニューから2を選択すると選択したひとつの衛星の位置を指定した時間間 隔で計算し表示します。パスとパスとのあいだで結構時間がかかりますが’Q’をキー インすることによっていつでもトップメニューにぬけることができます。 1. Display one satellite with full screen 2. Print out via serial port Select: 1 1.AO-10 2.RS-10/11 3.UO-11 4.RS-12/13 5.AO-13 6.UO-14 7.AO-16 8.DO-17 9.WO-18 10.LO-19 11.DEBUT 12.AO-21 13.UO-22 14.NOAA 15.NOAA 16.NOAA 17.NOAA 18.Meteor 19.Meteor 20.Meteor 21.Meteor 22.Meteor 23.Meteor 24.Meteor 25.Meteor 26.FengYun 27.Mir 28.HST 29.UARS 30.GRO 目標衛星を選択しエポックタイム(計算開始時刻)、タイムステップを入力します。 現在時刻をエポックタイムとする場合はリターンキーを入力します. Select:6 ========= DISPLAY SELECTION ======== 1991/10/26 09:59:06 Starting Day/Time ? [YY/MM/DD HH:MM:SS]   <=リターンキー入力 Day of the Year [T] > 299.41600 Time Step. Min: 1               <=1 入力 Sec: 0               <=0 入力 DATE TIME AZ / EL Doppler 1991/12/15 12:56:51 131.4/ 0.4 435.086 1991/12/15 12:57:52 127.0/ 3.7 435.084 1991/12/15 12:58:53 121.4/ 7.2 435.083 1991/12/15 12:59:53 113.3/11.3 435.083 1991/12/15 13:00:54 103.7/15.0 435.080 1991/12/15 13:01:55 91.5/18.3 435.077 1991/12/15 13:02:55 76.8/20.3 435.074 1991/12/15 13:03:56 59.6/20.0 435.070 1991/12/15 13:04:57 45.2/17.8 435.065 1991/12/15 13:05:57 33.4/14.4 435.062 1991/12/15 13:06:58 24.2/10.7 435.060 1991/12/15 13:07:59 16.7/ 6.6 435.057 1991/12/15 13:08:59 11.4/ 3.1 435.057 q --- 'Q' for abort --- ’Q’を入力すればどの時点でもアボートしトップメニューへ抜けることができます。 4−5 コンフィギュレーション  トップメニューで6を選択すると各種のコンフィギュレーションを行う次のサブメ ニューへ移行します。 Select: 6 ========= Configuration Menu ======== 0. Display configuration. 1. Calibration of antenna span values. 2. Set ADC span values. 3. Set Dead Band. 4. Set Skew. 5. Monitor ADC values and Antenna position. 6. Direct antenna control. 7.*Radio port configuration. 8.*Communication port. 9. Set default parameters. サブメニュー0で現在のコンフィギュレーション状況が表示されます。 Select: 0 Name: JA6FTL Lat: 27.4 Long: 231.3 Height: 50.0 ADC span value AZ: 6 - 886 EL: 2 - 465 Dead band AZ: 3.0 EL: 1.0 Skew AZ: 0.0 EL: 0.0 Comport  まずサブメニュー1を選択しアンテナの方位のキャリブレーションを行いましょう。  (事前に、方位ローテータは反時計回り方向最大位置でアンテナが真南に向くように 位置決 めしておく) 指示通りに方位ローテーターを反時計回りに回しきり、仰角ローテーターを水平位置に マニュアルでセットしリターンキーを入力します。(180°、0°) 次に方位ローテーターを時計回り方向最大位置、仰角ローテーターを垂直位置にセット しリターンキーを入力します。(180°、90°) これでローテーターからの回転 角検出電圧とADCのリードアウト値がキャリブレートされたことになります。サブメ ニュー0で確認してください。  VersaBoardのADCは10ビットなので0−1023の間をカウントしま す.回転角最大時5Vの検出電圧の時に分解能は最良となります。(方位:360/1 024=0.35゜、仰角:90/1023=0.088゜ 実際には仰角は2.5V のローテーターが多いので仰角:90/511=0.18゜となる。)コントローラー 側に電圧調節VRがある場合にはテスターで5V以下できるだけ大きい値にセットして おいてください。またキャリブレーションが終わったらサブメニュー0で方位、仰角の min/Max値を確認しメモしておいた方がいいでしょう。 ADC span value AZ: 0006 - 886 EL: 0002 - 0465 Rotate the antenna to fully CCW and Elevation minimum position [Y/N] ? Y Rotate the antenna to fully CW and Elevation maximum position [Y/N] ? Y  サブメニュー5でアンテナ位置(方位角、仰角)とADCのリードアウト値をモニタ ーすることができます。マニュアルでアンテナを動かし表示値とコントローラー表示盤 の値が一致することを確認してください。ここまでくればサブメニュー6でアンテナを 随意の方向へむけることができます。 Select: 6 Azimuth: 180.0 0 Elevation: 15.0 10 AZ= 508 / 0.7deg EL= 60 / 10.6deg. サブメニュー3はデッドバンド値を設定します。デッドバンドとは目標方位、仰角の 誤差の許容範囲です。ローテーター、アンテナの種類によっては慣性のためモーターの 電源がオフになってもすぐに停止せず多少目標値をオーバーして停止します。つまり目 標値のすこし手前でモーターをオフにする必要があります。この値が小さすぎるとロー テーターは停止することができず、行きつ戻りつする状態になります。実際に動かして みて最適の値にセットしてください。 Select: 3 Azimuth Dead Band : 3.0 <= Enter Return Elevation Dead Band : 1.0 <= Enter Return サブメニュー4はスキュー値を設定します。スキュー値は方位、仰角の補正値です。 +、ー(角度)で入力してください。 Select: 4 Azimuth Skew value : 0.0   <= Enter Return Elevation Skew value : 0.0 <= Enter Return サブメニュー5はADC値とアンテナ方向のモニタです.マニュアルでローテーター を動かすと値が変化しますので実際の方向と一致しているか確認しておきます. Select: 5 === ADC value & Antenna position === AZ= 519 / 32.8deg EL= 462 / 90.0deg. サブメニュー6はアンンテナをキー入力値の方向へ向けます. Select: 6 Azimuth: 130.0 _ Elevation: 7.0 _ AZ= 497 / 23.8deg EL= 441 / 85.9deg. サブメニュー7,8は今回のバージョンでは一部を除いてサポートされて いません. リグのドップラー周波数補正コマンドはKENWOODのみ(TS−790等) サポートされておりリグに対して FA004350780;の様なコマンドを 送りだします.コンパイラーのサポートしている計算精度の関係でKHzの単位 まで計算しています.uo−14では実用上全く問題ありませんがfo−20, ao−16等PSKでは困難です.今後改良する予定です. Select type of radio. 1.KENWOOD 2.YAESU 3.ICOM Select: _ ------------------------------------- Communication port configuration. ------------------------------------- Default settings are 1200-N-8-1 Baud rate: 1:300 2:600 3:1200 4:2400 5:4800 6:9600 7:19200 Select: _ サブメニュー9はRAMをクリアーし各種パラメーターをROMの値に初期化します 入力した値やケプラーエレメントのデータもすべて消滅しますので注意が必要です. 実行時には警告音がでます. プログラムの動作がおかしいとき,暴走したあとなどに実行してください. --------------------------------- Set default parameter --------------------------------- Select: 9 Are you sure ? [Y/N] ? ========================================================================= 問題点,今後の課題 1.ドップラー周波数偏移の計算精度の向上 2.NASAフォーマットファイルのサポート 3.KENWOOD以外のリグへの対応 4.ときどき暴走することがある お気づきの点がありましたらぜひフィードバックをお願い致します.よりよい 使いがってのよいトラッカーにしていきたいと考えております. つぎの各局にベータテスターとして協力いただきました. JA1OGZ JR1EDE SM0TER WA4EJR