Generate PSK31 with an Si5351A

Si5351A_PSK.ino

/*
 * Эта версия передатчика читает символы из последовательного порта и передаёт построчно.
 * BPSK31/63 выбирается в переменной.
 * Частота формируется биениями между выходами 0 и 1, в схеме нужен смеситель для сложения:
 * выходы соединяются резистором 100 Ом, за ним трансформатор на ферритовом кольце.
 */
#include "si5351.h"
#include "Wire.h"
#include "varicode.h"

Si5351 si5351;

volatile int index = 0;
volatile uint16_t symbol;
volatile int psk_bit = 0;
volatile int zero_count = 0;
volatile int set_vfo = 0;

#define BPSK31_baud 3125;
#define BPSK63_baud 6250;

unsigned int baud_rate = BPSK31_baud //выбор режима модуляции
uint64_t freq = 1014400000ULL;       //частота передачи
String mystring = "";               //передаваемая строка
int psk_bit_prev = 0;                //предыдущий переданный бит
unsigned int Nch = 0;                //номер передаваемого символа строки
unsigned long period = 0;            //время между передачами битов
boolean TXed = 0;                    //признак конца передачи

unsigned int led = 13; //индикатор модуляции
unsigned int prm = 7;  //переключатель антенна-приёмник
unsigned int prd = 8;  //переключатель антенна-передатчик

int32_t cal_factor = 10; //90680 готовый китайский модуль из моего анализатора;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  //инициализация синтезатора
  si5351.init(SI5351_CRYSTAL_LOAD_8PF, 0, 0); //8 пикофарад нагрузки на кварц
  delay(10);
  //зададим нагрузку поменьше из 2/4/6/8 мА, чтобы увеличить время нарастания-спада (8 мА = 1 нс)
  //и уменьшить дрожание, то есть jitter; но не сильно мало, чтобы хорошо работал смеситель
  si5351.drive_strength(SI5351_CLK0, SI5351_DRIVE_4MA);
  si5351.drive_strength(SI5351_CLK1, SI5351_DRIVE_4MA);
  //коррекция в зависимости от фактически установленного кварца
  si5351.set_correction(cal_factor, SI5351_PLL_INPUT_XO);
  //разрешаем дробные делители
  si5351.set_clock_fanout(SI5351_FANOUT_XO, 1);
  //включаем ФАПЧ А на частоте 870 000 000
  si5351.set_pll(87000000000ULL, SI5351_PLLA);
  //задействуем ФАПЧ А на выходах 0 и 1
  si5351.set_ms_source(SI5351_CLK0, SI5351_PLLA);
  si5351.set_ms_source(SI5351_CLK1, SI5351_PLLA);
  //изначально ставим передачу в нули, чтобы приёмник лучше синхронизировался в начале передачи
  si5351.set_freq(freq + (baud_rate / 2), SI5351_CLK0);
  si5351.set_freq(freq - (baud_rate / 2), SI5351_CLK1);
  //устанавливаем фазу в 0
  si5351.set_phase(SI5351_CLK0, 0);
  si5351.set_phase(SI5351_CLK1, 0);
  //сброс ФАПЧ
  si5351.si5351_write(SI5351_PLL_RESET, 0xAC);
  //загружаем первый символ согласно варикоду
  symbol = varicode[0]; //mystring.charAt(index)];
  //выключаем все выходы
  si5351.output_enable(SI5351_CLK0, 0);
  si5351.output_enable(SI5351_CLK1, 0);
  si5351.output_enable(SI5351_CLK2, 0);
  //будем мигать светодиодом синхронно с модуляцией
  pinMode(led, OUTPUT);
  pinMode(prm, OUTPUT);
  pinMode(prd, OUTPUT);
  digitalWrite(led, 0);
  digitalWrite(prm, 1);
  digitalWrite(prd, 0);
  Serial.println("Setup OK");
  delay(3000);
}

//читаем строку из последовательного порта
void serialEvent() {
  while(Serial.available()) {
    char ch = Serial.read();
    if (ch == 10) {
      if ((mystring.substring(0,1)=="*")) {
        Serial.print("Freq. set to ");
        mystring = mystring.substring(1,10);
        Serial.println(mystring);
        freq = mystring.toInt() * 100;
      } else {
        mystring = mystring + "\n";
        Serial.println(mystring);
        Serial.println(mystring.length());
        Transmit();
      }
      Nch = 0;
      mystring = "";
    } else {
      mystring = mystring + ch;
      Nch++;
    }
  }
}

//выборка символа
void selChar() {
  if (symbol == 0) {
    if(zero_count) {
      psk_bit = 0;
      zero_count--;
    } else {
      index++;
      // сбросим указатель символа в сообщении на начальный, если строка подошла к концу
      if(index >= mystring.length()) {
        index = 0;
        TXed = 1; //сигнализируем, что передача всё
      }
      symbol = varicode[mystring.charAt(index)];
    }
  } else {
    if(symbol & 0x8000) {// 1 in the MSB position
      psk_bit = 1;
    } else { // 0 in the MSB position
      psk_bit = 0;
    }
    symbol <<= 1;
    if(symbol == 0) {
      zero_count = 2;
    } else {
      zero_count = 0;
    }
  }
  set_vfo = 1;
}

//переключение состояний
void tx() {
  if(set_vfo) {
    set_vfo = 0;
    if(psk_bit) {
      if(psk_bit_prev == 0) {
        psk_one();
        digitalWrite(led, HIGH);
      }
      psk_bit_prev = 1;
    } else {
      if(psk_bit_prev == 1) {
        psk_zero();
        digitalWrite(led, LOW);
      }
      psk_bit_prev = 0;
    }
  }
}

//непосредственно передача строки
void Transmit() {
  unsigned int baud_period = 100000/baud_rate*1000; //период следования бит
  psk_zero(); //по нулям лучше синхронизируется в начале передачи
  digitalWrite(prm, 0); //переключаем антенну
  digitalWrite(prd, 1);
  delay(20); //переходные процессы
  si5351.output_enable(SI5351_CLK0, 1);
  si5351.output_enable(SI5351_CLK1, 1);
  delay(2000); //дождаться, пока приёмник подхватит
  while (!TXed) {
    //каждые 32 мс => 31.25 Гц или 16 мс => 62.5 Гц в зависимости от скорости
    if ((micros()-period) > baud_period) {
      period = micros();
      selChar();
      tx();
    }
  }
  psk_one(); //в конце единицы
  delay(1000); //в виде паузы после передачи
  si5351.output_enable(SI5351_CLK0, 0);
  si5351.output_enable(SI5351_CLK1, 0);
  delay(20); //переходные процессы
  digitalWrite(prm, 0); //переключаем антенну
  digitalWrite(prd, 1);
  TXed = 0;
}

void loop() {

}

void psk_zero() {
  si5351.set_freq(freq + (baud_rate / 2), SI5351_CLK0);
  si5351.set_freq(freq - (baud_rate / 2), SI5351_CLK1);
}

void psk_one() {
  si5351.set_freq(freq, SI5351_CLK0);
  si5351.set_freq(freq, SI5351_CLK1);
}

varicode.h

uint16_t varicode[] =
{
  0b1010101011000000,  // 0 NUL
  0b1011011011000000,  // 1 SOH
  0b1011101101000000,  // 2 STX
  0b1101110111000000,  // 3 ETX
  0b1011101011000000,  // 4 EOT
  0b1101011111000000,  // 5 ENQ
  0b1011101111000000,  // 6 ACK
  0b1011111101000000,  // 7 BEL
  0b1011111111000000,  // 8 BS
  0b1110111100000000,  // 9 HT
  0b1110100000000000,  // 10 LF
  0b1101101111000000,  // 11 VT
  0b1011011101000000,  // 12 FF
  0b1111100000000000,  // 13 CR
  0b1101110101000000,  // 14 SO
  0b1110101011000000,  // 15 SI
  0b1011110111000000,  // 16 DLE
  0b1011110101000000,  // 17 DC1
  0b1110101101000000,  // 18 DC2
  0b1110101111000000,  // 19 DC3
  0b1101011011000000,  // 20 DC4
  0b1101101011000000,  // 21 NAK
  0b1101101101000000,  // 22 SYN
  0b1101010111000000,  // 23 ETB
  0b1101111011000000,  // 24 CAN
  0b1101111101000000,  // 25 EM
  0b1110110111000000,  // 26 SUB
  0b1101010101000000,  // 27 ESC
  0b1101011101000000,  // 28 FS
  0b1110111011000000,  // 29 GS
  0b1011111011000000,  // 30 RS
  0b1101111111000000,  // 31 US
  0b1000000000000000,  // 32 SP
  0b1111111110000000,  // 33 !
  0b1010111110000000,  // 34 "
  0b1111101010000000,  // 35 #
  0b1110110110000000,  // 36 $
  0b1011010101000000,  // 37 %
  0b1010111011000000,  // 38 &
  0b1011111110000000,  // 39 '
  0b1111101100000000,  // 40 (
  0b1111011100000000,  // 41 )
  0b1011011110000000,  // 42 *
  0b1110111110000000,  // 43 +
  0b1110101000000000,  // 44 ,
  0b1101010000000000,  // 45 -
  0b1010111000000000,  // 46 .
  0b1101011110000000,  // 47 /
  0b1011011100000000,  // 48 0
  0b1011110100000000,  // 49 1
  0b1110110100000000,  // 50 2
  0b1111111100000000,  // 51 3
  0b1011101110000000,  // 52 4
  0b1010110110000000,  // 53 5
  0b1011010110000000,  // 54 6
  0b1101011010000000,  // 55 7
  0b1101010110000000,  // 56 8
  0b1101101110000000,  // 57 9
  0b1111010100000000,  // 58 :
  0b1101111010000000,  // 59 ;
  0b1111011010000000,  // 60 <
  0b1010101000000000,  // 61 =
  0b1110101110000000,  // 62 >
  0b1010101111000000,  // 63 ?
  0b1010111101000000,  // 64 @
  0b1111101000000000,  // 65 A
  0b1110101100000000,  // 66 B
  0b1010110100000000,  // 67 C
  0b1011010100000000,  // 68 D
  0b1110111000000000,  // 69 E
  0b1101101100000000,  // 70 F
  0b1111110100000000,  // 71 G
  0b1010101010000000,  // 72 H
  0b1111111000000000,  // 73 I
  0b1111111010000000,  // 74 J
  0b1011111010000000,  // 75 K
  0b1101011100000000,  // 76 L
  0b1011101100000000,  // 77 M
  0b1101110100000000,  // 78 N
  0b1010101100000000,  // 79 O
  0b1101010100000000,  // 80 P
  0b1110111010000000,  // 81 Q
  0b1010111100000000,  // 82 R
  0b1101111000000000,  // 83 S
  0b1101101000000000,  // 84 T
  0b1010101110000000,  // 85 U
  0b1101101010000000,  // 86 V
  0b1010111010000000,  // 87 W
  0b1011101010000000,  // 88 X
  0b1011110110000000,  // 89 Y
  0b1010101101000000,  // 90 Z
  0b1111101110000000,  // 91 [
  0b1111011110000000,  // 92 backslash
  0b1111110110000000,  // 93 ]
  0b1010111111000000,  // 94 ^
  0b1011011010000000,  // 95 _
  0b1011011111000000,  // 96 `
  0b1011000000000000,  // 97 a
  0b1011111000000000,  // 98 b
  0b1011110000000000,  // 99 c
  0b1011010000000000,  // 100 d
  0b1100000000000000,  // 101 e
  0b1111010000000000,  // 102 f
  0b1011011000000000,  // 103 g
  0b1010110000000000,  // 104 h
  0b1101000000000000,  // 105 i
  0b1111010110000000,  // 106 j
  0b1011111100000000,  // 107 k
  0b1101100000000000,  // 108 l
  0b1110110000000000,  // 109 m
  0b1111000000000000,  // 110 n
  0b1110000000000000,  // 111 o
  0b1111110000000000,  // 112 p
  0b1101111110000000,  // 113 q
  0b1010100000000000,  // 114 r
  0b1011100000000000,  // 115 s
  0b1010000000000000,  // 116 t
  0b1101110000000000,  // 117 u
  0b1111011000000000,  // 118 v
  0b1101011000000000,  // 119 w
  0b1101111100000000,  // 120 x
  0b1011101000000000,  // 121 y
  0b1110101010000000,  // 122 z
  0b1010110111000000,  // 123 {
  0b1101110110000000,  // 124 |
  0b1010110101000000,  // 125 }
  0b1011010111000000,  // 126 ~
  0b1110110101000000   // 127 (del)
};