Содержание
Блог о ЦОС. И не только.
Мы подключили HackRf к ноутбуку, и увидели что он определяется корректно. Настала пора разобраться с программной частью. Для начала нам нужно установить ПО для HackRf. К счастью все необходимое ПО уже имеется в репозитории Ubuntu. Посмотрим что там есть.
igor@ghost64:
$ apt-cache search hackrf
gqrx-sdr — Software defined radio receiver
hackrf — Software defined radio peripheral
libhackrf-dev — Software defined radio peripheral
libhackrf0 — Software defined radio peripheral
gqrx — Software defined radio receiver
gr-osmosdr — Gnuradio blocks from the OsmoSDR project
Давай разберемся кто есть кто.
hackrf — утилиты для взаимодействия с приемником
libhackrf0 — библиотека для поддержки управления HackRf сторонними приложениями
libhackrf-dev — пакет содержащий заголовочные файлы, и прочие вещи, необходимые нам, если мы сами захотим скомпилировать какую-нибудь программу с поддержкой HackRf
Нам потребуется это все. Устанавливаем ПО командой:
$ sudo apt-get install hackrf libhackrf0 libhackrf-dev
Посмотрим что за утилиты мы установили. Пакет hackrf содержит следующие программы:
hackrf_info — вывод информации о устройстве.
hackrf_spiflash — программа для обновления прошивки в контроллере
hackrf_cpldjtag — программа для обновления прошивки в CLPD микросхеме.
hackrf_transfer — многофункциональная программа для передачи/приема данных
hackrf_max2837, hackrf_rffc5071, hackrf_si5351c — насколько я понял, данные программы служат для модификаций значений регистров в микросхемах. Возможно они нужны для разработиков прошивок в отладочных целях.
Запустим уже что-нибудь? Что попроще, к примеру hackrf_info
$ hackrf_info
Found HackRF board.
Board ID Number: 2 (HackRF One)
Firmware Version: 2014.08.1
Part ID Number: 0x00584f5e 0x00584f5e
Serial Number: 0x00000000 0x00000000 0x15d463dc 0x186ca825
Вся информация о оборудовании как на ладони. Наиболее полезное тут для нас это Firmware Version. Сейчас в HackRf прошита самая последняя версия 2014.08.1. Проверять наличие новых прошивок нужно тут http://sourceforge.net/projects/hackrf/files/
Если в результате запуска команды вы получили ошибку:
hackrf_open() failed: HACKRF_ERROR_NOT_FOUND (-5)
то причины могут быть в следующем:
1. Отсутствие прав доступа к USB устройствам у текущего пользователя.
Проверить это можно запустив утилиту hackrf_info от имени root пользователя. Если от имени рута программа успешно считывает информацию с HackRf, а от пользователя не хочет, то значит проблема с правами. Исправить это можно, написав правило для udev
Создайте файл /etc/udev/rules.d/52-hackrf.rules , и впишите в него следующие правила:
ATTR < >, MODE=»660″, GROUP=»plugdev»
ATTR < >«660», GROUP=»plugdev»
ATTR < >«660», GROUP=»plugdev»
Сохраните файл, и либо перезагрузите компьютер, либо перезапустите демон udev командой udevadm control —reload-rules . Как вы уже догадались, этими тремя правилами мы задаем для устройств с определенными VendorID и ProductID права доступа 660, и доступ членам группы plugdev.
2. Другая причина — устаревшая версия программ и библиотек для HackRf
HackRf One поддерживается ПО версии 2014.04.1 и новее. Может получиться так, что в репозитории окажется старая версия ПО. Проверить версию установленного ПО в Debian/Ubuntu можно при помощи команды apt-cache show hackrf
Вот небольшая иллюстрация.
Ноут с Ubuntu 14.04 LTS
$ cat /etc/lsb-release
DISTRIB_ > DISTRIB_RELEASE=14.04
DISTRIB_CODENAME=trusty
DISTRIB_DESCRIPTION=»Ubuntu 14.04.2 LTS»
В репозитории — устаревший софт.
$ apt-cache show hackrf
Package: hackrf
Priority: extra
Section: universe/libs
Installed-Size: 120
Maintainer: Ubuntu Developers
Original-Maintainer: A. Maitland Bottoms
Architecture: i386
Version: 2013.07.1.16.d5cebd-2 — с этой версией жизни нет!
Depends: libhackrf0 (= 2013.07.1.16.d5cebd-2), libc6 (>= 2.7)
Filename: pool/universe/h/hackrf/hackrf_2013.07.1.16.d5cebd-2_i386.deb
Size: 29708
MD5sum: e4e8542460419a3c0e577dbd6f26ffe9
SHA1: 777ef6d304f2c5606d755291dc123c7c800ab42e
SHA256: 3200d2819cf3f67614f3dd1d2b81fe7adb5443be89e577d0499ae464ab931b21
А вот другой ноут с относительно свежей системой
$ cat /etc/lsb-release
DISTRIB_ > DISTRIB_RELEASE=14.10
DISTRIB_CODENAME=utopic
DISTRIB_DESCRIPTION=»Ubuntu 14.10″
$ apt-cache show hackrf
Package: hackrf
Priority: extra
Section: universe/libs
Installed-Size: 124
Maintainer: Ubuntu Developers
Original-Maintainer: A. Maitland Bottoms
Architecture: i386
Version: 2014.04.1-2 — тут в репозитории свежая версия.
Depends: libhackrf0 (= 2014.04.1-2), libc6 (>= 2.7)
Filename: pool/universe/h/hackrf/hackrf_2014.04.1-2_i386.deb
Size: 26718
MD5sum: 2658d15c2d09328049850cc41fb4e643
Выхода из этой ситуации два: либо ждать когда обновят софт в репозитории (ждать этого можно вечно ) или собрать свежий софт самому.
Собираем его так:
1. Ставим нужный для сборки софт
sudo apt-get install build-essential cmake libusb-1.0-0-dev
2. Удаляем неактуальный софт.
sudo apt-get remove hackrf libhackrf-dev libhackrf0
3. Получаем свежие версии исходников:
git clone https://github.com/mossmann/hackrf.git
4. Идем в папку host
cd hackrf/host/
5. Выполняем следующие команды
mkdir build
cd build
cmake ../ -DINSTALL_UDEV_RULES=ON
make
sudo make install
sudo ldconfig
6. Теперь попытаемся выполнить команду hackrf_info (если у вас на эту команду bash выругался что-то вроде «команда не найдена», то просто откройте новое терминальное окно, и выполните в нем)
$ hackrf_info
Found HackRF board.
Board ID Number: 2 (HackRF One)
Firmware Version: 2014.08.1
Part ID Number: 0xa000cb3c 0x00584f5e
Serial Number: 0x00000000 0x00000000 0x15d463dc 0x186ca825
Ура! Работает!
Итак, софт мы поставили, и оборудование успешно определяется. Настала пора попробовать использовать HackRf как источник сигнала в GnuRadio.
Поддержку HackRf в GnuRadio обеспечивает OsmoSDR source (тот самый, что используется для работы с RTL донглами). Даже если у вас он уже был установлен ранее, то его надо будет пересобрать для поддержки HackRF. Сборка выполняется по инструкции из этой статьи . При сборке следует обратить внимание на вывод команды cmake. В ней он указывает какие компоненты он обнаружил и активировал. Запись о HackRF должна присутствовать в разделе «gr-osmosdr enabled components»
— ######################################################
— # gr-osmosdr enabled components
— ######################################################
— * Python support
— * FUNcube Dongle
— * IQ File Source
— * Osmocom RTLSDR
— * RTLSDR TCP Client
— * HackRF Jawbreaker
— * RFSPACE Receivers
После пересборки/установки OsmoSDR можно попробовать проверить работу HackRF с GnuRadio послушав FM станции с помощью графа приемника fm_radio_rx.grc Не забудьте поменять в этом графе частоту семплирования с 5 миллионов, до 8 (минимально поддерживаемую HackRF)
Вот как-то так оно работает. Не следует удивляться уровню сигнала, так как это принималось все квартире на антенну от Baofeng.
HackRF — это уникальное устройство, предназначенное для энтузиастов и радиолюбителей, увлеченных изучением радиосигналов, и всего что с этим связано. 
Уникальность HackRF в его технических параметрах — при цене около 300$, устройство позволяет не только принимать, но и передавать радиосигналы в диапазоне 1МГц-6ГГц с шириной полосы до 20МГц. Использование HackRF практически не освещалось на Хабре и Гиктаймс, пора восполнить этот пробел.
Что касается приема радиосигналов, то тут все просто, и практически не отличается от популярного 10-долларового RTL-SDR, о котором не писал только самый ленивый. Ставится нужная DLL, запускается программа, в общем-то и все. Кто еще не слышал о таком “чуде”, могут почитать здесь же на сайте:
habrahabr.ru/post/149698
habrahabr.ru/post/149702
habrahabr.ru/post/280454
habrahabr.ru/post/200914
С приемом все достаточно просто и тривиально, технология дешевая и давно отработанная. С передачей все немного сложнее. Чем мы сейчас и займемся.
Низкий уровень — С/С++
Первый способ — общение напрямую с устройством. HackRF имеет библиотеку с открытым API, пример его использования можно посмотреть на сайте автора в утилите hackrf_transfer: github.com/mossmann/hackrf/blob/master/host/hackrf-tools/src/hackrf_transfer.c. Для тех, кто хоть раз работал со звуковой картой, принцип будет понятен — определенное число раз в секунду вызывается callback-функция, буфер для которой надо заполнить данными. Казалось бы все просто, но есть одно “но” — HackRF это SDR. Software Defined Radio. Это значит, что просто отправить WAV-файл в буфер не выйдет, ничего не передастся. Мы программно должны сформировать комплексный (IQ) сигнал для всей требуемой полосы приемника, чтобы его ЦАП в свою очередь, отправил “это” в эфир. Также необходимо задать ряд настроек (частота, усиление, полоса пропускания), что тоже можно посмотреть в исходнике.
HackRF поддерживает работу с различной шириной полосы пропускания, от 1 до 20МГц, и эту полосу необходимо сформировать программно. Мы этим заниматься не будем. Математика нужна достаточно серьезная, так что перейдем сразу ко второму способу — использованию пакета GNU Radio.
GNU Radio
GNU Radio — это открытый и бесплатный пакет программ, предназначенный для цифровой обработки сигналов в научных, образовательных или коммерческих целях. Система состоит из большого числа готовых блоков, имеющих интерфейс на языке Питон, сами блоки написаны на С++. В GNU Radio входит также визуальный редактор GNURadio Companion, позволяющий визуально соединять блоки в готовое “устройство”, вообще не используя язык программирования.
Итак, устанавливаем драйвера для Hack RF, устанавливаем GNU Radio (он может быть поставлен на Linux или Mac OS, либо скачан как Linux Live CD), запускаем в консоли “gnuradio-companion”. Теперь все готово, можно приступить к передаче.
Формально HackRF может передать что угодно в пределах своей полосы пропускания, например зная протокол передачи данных, можно рулить радиоуправляемой машинкой или управлять дверным звонком. Рассмотрим самые тривиальные примеры: амплитудную (AM) и частотную (FM) модуляцию.
Частотная модуляция
Для передачи в режиме FM запустим gnuradio-companion и создадим в программе такой граф. 
Его структура довольно проста. В качестве источника был выбран WAV-файл с частотой дискретизации 44100, блок Multiply Const умножает сигнал на 2 (исходный звук был довольно-таки тихий), следующий блок WBFM Transmit и делает всю “магию” — преобразует наш вещественный сигнал с частотой 44100 в комплексный сигнал с частотой дискретизации 88200. Следующий блок Resampler повышает частоту дискретизации до выбранных для этого примера 2.4МГц. Частота передачи установлена на 87.5МГц, это была самая низкая частота FM-радио, поддерживаемая моим смартфоном, и она была свободна от FM-станций.
Результат — запускаем граф в GNU Radio, на HackRF загорается красный светодиод TX, в смартфоне слышен наш файл.
Интересно посмотреть как реально это работает. В консоли GNU Radio можно видеть следующий вывод:
Executing /opt/local/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Resources/Python.app/Contents/MacOS/Python -u /Users/XXXX/Documents/Projects/Gnuradio/top_block.py
Его содержимое — готовая программа на Питоне, реализующая нашу передачу!
Ее можно сохранить в отдельную папку и использовать как угодно, модифицировать и пр. Это достаточно удобно, т.к. позволяет например, дописать свой UI, сделать запуск по расписанию, в общем, все ограничено только фантазией программиста.
Немного модифицируем граф, чтобы запускать программу в режиме “узкой ЧМ”, которая используется в рациях и радионянях: 
Отличие небольшое — мы установили блок NBFM, а частоту передачи установили в 433.075МГц — первый канал LPD-диапазона. Включаем рацию, и слышим звук. Кстати, GNU Radio позволяет использовать в качестве источника не только WAV-файл, но и микрофон, так что программу легко переделать для передачи голосовых сообщений.
Амплитудная модуляция
Для тех у кого остался бабушкин приемник КВ-диапазона (хотя лучше конечно хотя бы Degen 1103 или IC-R9500), будет интересно попробовать режим AM. Для этого создаем следующий граф: 
Здесь для конвертации данных в комплексный сигнал мы используем блок преобразования Гильберта. В остальном суть не изменилась, сигнал ресемплируется до нужной частоты дискретизации и отправляется в HackRF.
Еще больше SDR
Напоследок покажем, что HackRF может куда больше, чем просто рация из «Связного» ценой в 1000р. Это ведь полноценное Software Defined Radio, на котором можно передать что угодно. Чтобы показать легкость работы с “цифрой” в GNU Radio, дополним граф FM-трансляции так, чтобы HackRF передавал информацию одновременно на 2х частотах. 
Здесь мы добавляем второй файл, повторяем ту же самую структуру. Но полученные данные умножаем на комплексный синусоидальный сигнал с частотой 125КГц, что эквивалентно сдвигу частоты на эти 125КГц, в итоге второй поток данных будет транслироваться на частоте 433075+125 = 433200, что соответствует 6му каналу LPD. Теперь HackRF передает одновременно 2 звуковых файла на 2х разных частотах. Можно добавить и 3й, все ограничено лишь шириной полосы пропускания и мощностью компьютера.
На этом все. Заинтересовавшиеся темой GNU Radio могут найти туториалы в сети, их довольно-таки много.
Напоследок. HackRF не является полноценной радиостанцией, его мощность слишком мала и составляет около 20мВт, да и КПД штатной антенны менее 1%. Это скорее устройство для экспериментов с сигналами в «ближней зоне», в пределах офиса или квартиры. Если же кто-то захочет экспериментировать с более мощными сигналами, обязательно стоит соблюдать правила распределения радиочастотного спектра, чтобы не мешать другим.
Очередь просмотра
Очередь
- Удалить все
- Отключить
Хотите сохраните это видео?
- Пожаловаться
Пожаловаться на видео?
Выполните вход, чтобы сообщить о неприемлемом контенте.
Понравилось?
Не понравилось?
Текст видео
Тема на форуме где будет собрана вся информация включая фото HackRF One:
http://dmyt.ru/forum/viewtopic.php?f=.
Первая часть ролика с описанием и распаковкой HackRF One:
https://www.youtube.com/watch?v=AvTgT.
Перевод доклада о SDR с конференции DefCon:
Загрузка...
