aprs - tramas ax.25

APRS-Tramas AX.25

Bruno Menna LU8DBW

LU9EV Radio Club Necochea

Formato de trama AX.25

TRAMA AX.25 UI TIPO

Campo FlagDirección de destino

Dirección de origen

Direcciones de digipeaters (0-8)

Campo de control

(UI)

ID de protocolo

Campo de información

FCS Flag

Bytes 1 7 7 0-56 1 1 1-256 2 1

Los campos ‘dirección de destino’, ‘dirección de origen’ y‘dirección de digipeaters’ conforman el denominado‘campo de direcciones’.

Los mensajes intercambiados en el modo APRSconsisten en tramas de datos que responden al formatoAX.25 y que poseen la siguiente estructura:

FLAG

• El flag se ubica al inicio y final de cada trama.• Permite delimitar cada trama.• Corresponde a un byte y su valor en

hexadecimal es 0x7E.• Al inicio de la trama es comun enviar multiples

flags (32 por ejemplo) para permitir que elreceptor se pueda sincronizar a la trama y paraesperar el retardo de PTT del TX (Txdelay).

MSB FLAG en binario LSB0 1 1 1 1 1 1 0

Campo de direcciones

• El campo de direcciones se compone de ladireccion de destino, la de origen y hasta 8direcciones de digipeaters.

• El formato de cada dirección es de seiscaracteres (bytes) para la señal distintiva y unbyte de SSID.

• Si la señal distintiva ocupa menos de seiscaracteres los restantes deben completarse conespacios.

SSIDMSB SSID LSB

0 1 1 S3 S2 S1 S0 X

X0 No es la ultima dirección del campo de direcciones1 Es la ultima dirección del campo de direcciones

S3 S2 S1 S0 SSID en binario

El final del campo de direcciones se indica cuando el ultimo bitdel SSID es igual a 1.Para asegurar de que solo el SSID pueda terminar en 1 (y evitarun falso “fin de campo de direcciones”) a todos los caracteres delas direcciones se les hace un SHIFT a izquierda y así siempreterminaran en 0.

Dirección de destino

• Este campo puede contener una señal distintiva dedestino específica o información APRS (software yversión o TNC empleados).

• Ejemplo:

• En el ejemplo se observa que se completan doscaracteres que sobran con espacios y el byte deSSID termina en cero porque no es la ultimadirección del campo de direcciones.

Dirección de destinoA P R S SSID=0

0x41 0x50 0x52 0x53 0x20 0x20 0x01100000b = 0x600x82 0xA0 0xA4 0xA6 0x40 0x40 0x01100000b = 0x60

Dirección de origen

• Este campo contiene la señal distintiva de laestación que transmite la trama.

• Ejemplo:Dirección de origen

L U 8 D B W SSID=00x4C 0x55 0x38 0x44 0x42 0x57 0x01100000b = 0x600x98 0xAA 0x70 0x88 0x84 0xAE 0x01100000b = 0x60

Direcciones de digipeaters

• En este campo pueden incluirse hasta 8 direccionesde digipeaters específicas.

• Pueden emplearse modos de direccionamiento másgenericos como el WIDEn-N.

• Ejemplo: WIDE2-2

• En este caso el SSID vale 2 (queda -2) y como es laultima dirección del campo de direcciones el ultimobit del SSID vale 1.

Dirección de digipeatersW I D E 2 SSID=2

0x57 0x49 0x44 0x45 0x32 0x20 0x011 00101b = 0x650xAE 0x92 0x88 0x8A 0x64 0x40 0x01100101b = 0x65

Campo de control e ID de protocolo

• Para la mayoria de las aplicaciones adoptanlos siguientes valores:– Campo de control: 0x03 (trama UI).– ID de protocolo: 0xF0.

MSB Campo de control LSB0 0 0 0 0 0 1 1

MSB ID de protocolo LSB1 1 1 1 0 0 0 0

Campo de información

• Este campo contiene la información de latrama.

Campo de información tipo

CampoID de tipo de datos

Datos APRS

Extención de los datos APRS

Comentarios

Bytes 1 N 7 N

Campo de información

• Identificador de tipo de datos (DTI): Indica eltipo y formato del campo de información.

• Ejemplos:

DTI Campo de información@ Posición con horario (con menasajeo APRS)= Posición sin horario (con menasajeo APRS)/ Posición con horario (sin menasajeo APRS)! Posición sin horario (sin menasajeo APRS)

Campo de información

• Datos APRS: Conforman la información de latrama, los tipos principales de información son:– Posicionamiento– Datos meteorológicos– Telemetría– Anuncios y boletines– Otros

• Algunos de estos datos pueden tener unaextesión para proveer datos adicionales.

Campo de información

• Comentarios: se incluyen inmediatamnetedespues de los datos APRS y consisten entexto (menos los caracteres “|” y “~”) en formade mensaje (diciendo algo de nuestraestación, por ejemplo) o datos APRSadicionales (altitud, rumbo, velocidad, datosmeteorológicos, entre otros).

• La cantidad de caracteres que se puedenemplear para los comentarios varia segun eltipo de información APRS de la trama.

Ejemplo : Reporte de posición con hora

• El campo de información para este ejemplo es:

• Se agrega a los datos de hora y posición laextension 270/021 que indica; curso (270º) yvelocidad (21kts).

Campo de información para trama de posición con hor a

Campo DTI Hora UTC Latitud Tabla LongitudSimb

.Extensión Comentarios

Trama @ H H M M S S h D D M M . M M S/N "\" o "/" D D D M M . M ME/W

Simb.

E E E E E E E C C C C C C C C C C C C C

Bytes 1 7 8 1 9 1 7 0-36Ejemplo @ 2 0 1 5 5 5 h 3 8 3 2 . 9 9 S / 0 5 8 4 4 . 7 8 W > 2 7 0 / 0 2 1 G P S F I X = 1 T = 2 3

Ejemplo : Reporte meteorológico

Reporte meteorológico con posición y horario 1/3Campo DTI Hora (DHM/HMS) Latitud Tabla Longitud Simb. Vien to DIR/VEL

Trama@ H H M M S S h

D D M M . M M S/N "\" o "/" D D D M M . M M E/W Simb. D D D / V V V/ D D H H M M z

Bytes 1 7 8 1 9 1 7Ejemplo @ 2 0 1 5 5 5 h 3 8 3 2 . 9 9 S / 0 5 8 4 4 . 7 8 W _ 2 2 0 / 0 0 4

• La primer parte de la trama es analoga a la de reporte deposición con hora.

• El campo de extension de datos se emplea para reportardirección y velocidad del viento:

• D: Dirección del viento (en grados).• V: Velocidad del viento (en mph) sostenida en un minuto.

Ejemplo : Reporte meteorológico

Reporte meteorológico con posición y horario 2/3Datos meteorologicos

gRafaga

tTemperatura

rLluvia (1h)

pLluvia (24h)

PLluvia (desde 0h)

hHumedad

bPres. Atmosférica

g g g t t t r r r p p p P P P h h b b b b28

g 0 0 5 t - 0 7 r 0 0 0 p 0 0 0 P 0 0 0 h 5 0 b 1 0 0 2

• g: Rafaga (gust) en mph registrada en los ultimos 5 minutos.• t: Temperatura en grados Fahrenheit (ºF).• r: Precipitaciones (en centesimas de pulgada) registrada en

la ultima hora.• p: Precipitaciones (en centesimas de pulgada) registrada en

las ultimas 24 horas.• P: Precipitaciones (en centesimas de pulgada) registrada

desde la medianoche.• h: Humedad relativa (en %) donde 00 = 100%.• b: Presión atmosférica (en milibares).

Ejemplo : Reporte meteorológico

Reporte meteorológico con posición y horario 3/3APRS Soft. Unidad WX

S U U U U1 2 a 4w R S W _

• APRS Software: Tipo de software APRS empleado en laestación (w = WinAPRS).

• Unidad WX: Tipo de estación meteorológica (RSW = RadioShack).

Símbolos

Con un caracter de esta tablaseleccionamos el icono de la tabla

primaria o secundaria.

Tabla primaria: la usamosponiendo “/” entre latitud y

longitud.

Tabla secundaria: la usamosponiendo “\” entre latitud y

longitud.

FCS (Frame Check Sequence)

• Este campo contiene el resultado de unacuenta que se realiza con los valores de todoslos campos de la trama (excepto los flags y elpropio FCS).

• Permite al receptor validar una trama recibida(el RX realiza la misma cuenta con los datosrecibidos y compara el FCS que obtiene con elde la trama).

Generar y transmitir tramas APRS• Sistema mínimo:

• El receptor GPS nos provee datos organizadosen tramas NMEA (GGA y RMC, por ej.), siendode nuestro interes; hora UTC, posición, rumbo yvelocidad.

Generar y transmitir tramas APRS• Tramas NMEA:

Generar y transmitir tramas APRS• Sistema mínimo:

• La MCU (MicroController Unit) realiza multiples tareas:– Recibe y parsea las tramas NMEA para obtener los

datos de interes.– Arma las tramas AX.25 (bit stuffing y NRZI).– Genera en conjunto con un DAC la señal de audio

para el TX (modulador).– Controla otras señales PTT, indicaciones para el

usuario, audio de RX, comunicación con PC, etc.

Generar y transmitir tramas APRS• Sistema mínimo:

• El transceptor es comandado (PTT) y modulado(Audio TX) con las señales generadas por la MCU,que tambien toma señal del audio de recepcionpara evitar que no se transmita mientras se estarecibiendo.

• Ejemplo de este sistema: Tinytrack.

Generar y transmitir tramas APRS• Tinytrack:

Generar y transmitir tramas APRS

Generar y transmitir tramas APRS• Algunos detalles del modo que emplea el APRS:

� FSK con 1200Hz para 1 y 2200Hz para 0.� Velocidad de transmisión de 1200bps.

• Los datos de la trama AX.25 se codifican encódigo NRZI (Non Return Zero Inverted), demodo que si el dato es un 0 se codifica como uncambio de bit y si es un 1 no cambia el bit.

DATO0 0 1 1 0 0 0 1

DATO NRZI1 0 0 0 1 0 1 1

Frecuencia del tono (Hz)1200 2200 2200 2200 1200 2200 1200 1200

Generar y transmitir tramas APRS• Bit stuffing: es otra modificación que se realiza

a los datos de la trama AX.25 (excepto a losflags) que consiste en que en caso de que setengan 5 bits 1 consecutivos se inserta un 0.Este 0 agregado no representa ningunainformación y son descartados por el receptorde la trama.

Datos sin bit stuffing0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1

Datos con bit stuffing0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1

Generar y transmitir tramas APRS• Bit stuffing: Asegura que solo para los flags se

de la condición de seis bits 1 consecutivos.Permite ademas y en conjunto con el NRZIque se produzcan cambios de tonos cadacinco bits o menos. Estos favorece a losdemoduladores a mantener el sincronismo conla trama recibida.

• Implementación:� MCU: Microcontrolador (Pic, Atmel, etc.).� Modulador: XR2206, MX614 o MCU+DAC.

Generar y transmitir tramas APRS

Demodulación de tramas APRS

• Es el proceso por el cual se decodifica del audiode recepción la información de la trama recibida.

• Para obtener la información de la trama se debedemodular el audio de recepción, sincronizarsecon la trama de datos demodulada, extraer losdatos considerando el NRZI, el bit stuffing ycalcular el FCS para verificar la integridad de losdatos recibidos.

Demodulación de tramas APRS

• La demodulacion puede implementarsemediante circuitos integrados especificos comoel XR2211 o el MX614 (modulador-demoduladoro MODEM). Mediante microcontroladoresempleando tecnicas de procesamiento deseñales o con programas para PC (AGWPE).

Demodulación de tramas APRS

Monitores APRS:

Demodulación de tramas APRS

• Demodulador basado en PIC (LU8DBW).

Demodulación de tramas APRS• Demodulador basado en PIC (LU8DBW).

Demodulación de tramas APRS• Demodulador basado en PIC (LU8DBW).

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

Demodulación de tramas APRS• Demodulador basado en PIC (LU8DBW).

Preguntas …

Contacto: bvmenna@gmail.com

Muchas Gracias por su atención !!