无线电玩具(将令人激动的童年玩具对讲机的49MHz发射端改为WIFI连接)

Posted 2023-05-28

篇首语：今天所做之事勿候明天，自己所做之事勿候他人。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了无线电玩具(将令人激动的童年玩具对讲机的49MHz发射端改为WIFI连接)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

无线电玩具(将令人激动的童年玩具对讲机的49MHz发射端改为WIFI连接)

将模拟无线电发射模块改为WIFI连接，曾经使用ESP8266方案失败后，这次作者用ESP32实验成功，今天和电台小叔BG5WKP一起围观。

ESP32 WALKIE-TALKIE，那些间谍对讲机的巅峰时刻

文：珍妮·李斯特（Jenny List）

对于喜欢冒险的1970或1980年代出生的孩子来说，最令人激动的童年玩具之一可能是玩具对讲机。它们是一个非常简单的AM低端VHF对讲机，通联距离约500m，这台对讲机还有有值得商榷的莫尔斯（Morse）电键，您可以与朋友秘密交谈，并成为更有说服力的间谍或突击队，或当前的游戏。Chris G用他的ESP32对讲机为成年人带来了某些记忆，它通过WiFi的魔力取代了摇晃的49MHz连接，并变得更加稳定。

硬件是自定义PCB上的一组模块，除了ESP32之外，还有一个I2S麦克风和I2S音频放大器，它们与电池和扬声器一起装在整齐的3D打印盒中。使用I2S是为了简单起见，但没有理由为什么只需更改一些代码就不能使用模拟组件。WiFi网络通过UDP进行连接，或者通过ESP-NOW的网络进行连接。我们不确定使用那些较小的板载芯片天线是否会达到理想的范围，但是如果要使用2.4GHz天线，那么如果库存项目令人失望，很可能会轻松实现更好的结果。

对于视频中的麦克风，我使用的是我自己的ICS-43434麦克风板，但它可以与INMP441麦克风板同样良好地工作。

这两个都是直接与ESP32交互的I2S麦克风。

I2S 3W放大器板来自Adafruit，并为扬声器供电。这也直接与ESP32交互。

对于ESP32开发板，我使用的是TinyPICO，但是可以使用任何通用开发板，因为我们在此项目中未使用任何特殊功能。

我使用的是定制PCB，我对这些板的外观感到非常满意。

我有很多音频项目，能够将所有东西连接在一起而不用担心电线到处都是很好，这真是太好了。我所做的仅有的一点遗漏是不会断开其余的GPIO引脚，因此，我认为我将尽快开发该板的版本2。

话虽如此，您实际上并不需要PCB，您可以轻松地将所有电路板连接到面包板上，而这正是我制作模型时所做的。

原理图非常简单，麦克风和扬声器都使用I2S板，这使它们与ESP32的接线非常简单。

当然，您可以修改代码以将内置ADC用于输入，将内置DAC用于输出。如果要使用模拟麦克风板和耳机插孔进行输出，则非常方便。

我在板上添加了一些额外的电路，以为麦克风创建干净的电源。如果您观看了我以前的一些视频，那么您会想起来，使用WiFi时，我们在麦克风上会听到很多噪音。

为解决此噪声问题，我们通过从电池直接馈电为麦克风创建干净的3.3v电源，我们使用LC滤波器对其进行滤波，然后将其传递至低压降稳压器。这为我们提供了一个非常好的，干净的麦克风电源，从而消除了很多噪音问题。

这个项目的主要挑战是如何将音频从一个对讲机连接到所有其他对讲机。

我已经以两种不同的方式实现了这一点。您可以使用简单的哈希定义轻松地在代码之间切换。

第一种方法是使用UDP广播。UDP广播是一种非常简单的机制。您将UDP数据包发送到一个特殊的IP地址，并且您的路由器将该数据包广播到网络上的所有其他设备。

我们可以安全地在UDP数据包中发送多达1436个字节，因此，如果我们以16KHz采样并使用大约90ms音频数据的8位采样。因此，我们需要每秒发送大约11个数据包。这完全在ESP32的功能范围内。

使用广播UDP的最大优点是，我们不需要了解对等方，我们只需广播一条消息，任何正在收听该消息的人都会收到它。我们也不需要所有都连接到的集中式服务器。所有繁重的工作都由路由器完成。

但是，我们应该意识到UDP的一些缺点：

UDP数据包的传递仅是最大的努力-无法保证有人会收到您发送的数据包。

也无法保证数据包的顺序-有人可能会完全随机地接收您发送的数据包。

对于这个项目，我选择忽略这两个问题。对于广播数据包，我们通常会停留在同一网络中，因此我们可能不会丢失太多数据包，并且我们的数据包也可能会以正确的顺序出现。如果他们不这样做，那么我们只会在音频上产生一点噪音和失真。

UDP广播的另一个主要优点是您可以在台式计算机或电话上接收数据包-因此创建不基于ESP32的其他客户端非常容易。

我实现传输的第二种方法是使用ESP-NOW。

ESP-NOW是Esppresif开发的协议，它使多个ESP设备无需WiFi即可相互通信。

与UDP选项相比，这给了我们一个很大的优势，因为我们不需要WiFi网络就可以使Walkie-Talkie正常工作。

ESP-NOW的缺点是它具有250字节的小得多的数据包大小。这意味着我们需要每秒发送64次数据包。

我们还具有与UDP相同的缺点-尽最大努力发送数据包，并且不能保证数据包将以什么顺序到达。

但是，在我的测试中，它的表现还算不错。

另一方面，我们有相同的传输监听数据包。每次接收到数据包时，它都会通过我们的I2S输出将数据排队等待播放。I2S输出只是将采样输出到I2S放大器。

为了允许数据包花费更长的时间到达，我们在传输和I2S输出之间有一个缓冲区。在开始播放样本之前，我们花了少量时间，这给了我们一些空闲时间以允许数据包抖动。确实要付出一些音频等待时间的代价，考虑到所有因素，音频在制作后大约半秒钟就会播放。

总而言之，尽管该项目可行。质量并不令人惊奇，但是对于一个业余项目来说肯定足够了。

我们喜欢这个项目，鉴于几年前我们在使用ESP8266的对讲机中不太成功，因此看到了这一潜力，这是一个特别令人高兴的项目。

曾经使用ESP8266的失败方案

自几年前问世以来，ESP8266已成为我们无线电社群中如此重要的项目。超高速处理器和无线网络都在同一芯片上并以零售价出售的组合是不可抗拒的推动其内部ADC以高信号速率采样音频，并通过wi-fi网络流式传输。

结果远远不能令人满意，尽管使用信号发生器的早期结果似乎不错，但实际上却无法使用。大量噪声进入通道，因此产生的音频难以理解。看来，运行无线网络会导致电源电流突然而非常短的尖峰，这会对音频ADC造成严重破坏。

这是一次失败。但这是一种不公平的描述，因为我们可以看到其中存在着一个非常好的想法的根源。ESP8266对讲机可能带有外部ADC或尚待确定的滤波方案，应作为其结论之一。

小叔来啦：

将普通对讲机改为WIFI对讲机，有火腿小伙伴进行过这样的DIY么？