AIS

Silicon Labs provides a range of attractive receiver and transceiver chips in a QFN20 package for telemetry applications in the sub-GHz range with its EZRadioPro series. Additionally, complete modules equipped with this IC can be found for a low cost, notably on platforms like AliExpress. In the latter case, these modules typically feature the Si4463 or the somewhat outdated Si4432. For home automation applications operating at 433 or 866 MHz, I usually opt for the comparable RFM69 from HopeRF. However, what sets the Si4463 apart is its vast continuous frequency range (142-1050 MHz), including coverage of the VHF band, and the fact that it includes the maritime AIS channels (161.975 and 162.025 MHz).

The AIS receiver described in this article is an update to an earlier version that revealed some issues in the print layout. Since I had to place an order for some other PCB projects anyway, I let this corrected version run along and also took the opportunity to add an extra Si4362 (or Si4463) to the design for dual channel simultaneous AIS-receipt.

Traditionally, modules such as GPS and AIS communicate with a serial protocol such as RS232 or RS422, whether or not packaged in a virtual COM port over USB or Bluetooth. That principle, of one producer supplying "hard-wired" data to one consumer, has its limitations. This becomes immediately clear when several customers have to be served or sensors of completely different nature have to work together. And, finally, it lacks a constact factor around which things can be organized in time. A marketplace where supply and demand of data come together, enrich each other, and remain available. An MQTT broker acts as a spider in the web and takes care of this. How to get from AIS via NMEA -> JSON -> Wi FI -> MQTT -> Node-Red -> both in every corner of the hobby space and in the wide world? That's what this story is about.

About seven years ago I designed an information system for law enforcement along Europe's waterways and seaports: AQUATRACK. I then equipped the remote receiving stations with a AIS receiver OEM module from SRT Marine Systems. An excellent product. The phenomenon of AIS fascinated me so much that I was curious if I could make a building block as a hobby project for a fraction of the cost. A search on the internet led me to a nice initiative, the dAISy project which turned out to be based on an EZRadioPRO ISM Band receiver chip: the Si4362 from Silicon Labs and a simple 8-bit MSP430 processor from Texas Instruments. Because I am a little more comfortable on ARM processors and also have the development tools for it, I'd rewrote the source code for a Cortex M0 chip, the STM32F042K6 from STMicroelectronics to be precise. I also made some print circuit board designs for this.

De in dit artikel beschreven AIS-ontvanger is een update van een eerdere versie waar enkele problemen in de printlay-out bij aan het licht zijn gekomen. Omdat ik toch een bestelling moest plaatsen voor een aantal andere PCB-projecten, heb ik deze gecorrigeerde versie mee laten lopen en meteen ook maar van de gelegenheid gebruik gemaakt om een extra Si4362 (of Si4463) aan het ontwerp toe te voegen voor tweekanaals simultaan AIS-ontvangst.

Traditioneel communiceren modules als GPS en AIS met een seriële protocol als RS232 of RS422, al dan niet verpakt in een virtuele COM-poort over USB of Bluetooth. Dat principe, van één producent die aan één consument "hard-wired" "gegevens levert, heeft zo zijn beperkingen. Dat wordt onmiddellijk duidelijk wanneer er meerdere afnemers bediend moeten worden of sensoren van geheel verschillende geaardheid moeten samenwerken. En, tenslotte, het ontbreekt aan een constante factor waaromheen zaken in de tijd georganiseerd kunnen worden. Een marktplaats waar vraag en aanbod van gegevens bij elkaar komen, elkaar verrijken, en beschikbaar blijven. Een MQTT-broker fungeert als spin in het web rekent hier mee af. Hoe kom je vanuit AIS via NMEA -> JSON -> Wi-FI -> MQTT -> Node-Red -> zowel in alle uithoeken van de hobbyruimte als die in de wijde wereld? Daar gaat dit verhaal over.

Een jaar of zeven terug heb ik een informatiesysteem ontworpen voor de wetshandhaving en opsporing langs de Europese waterwegen en zeehavens: AQUATRACK. De remote ontvangstsstations hiervan heb ik toen uitgerust met een OEM AIS ontvanger module van SRT Marine Systems. Een uitstekend product. Het fenomeen AIS boeide mij dermate dat ik benieuwd was of ik als hobby project voor een fractie van de kosten een soortgelijke bouwsteen kon maken. Een speurtocht op internet leidde me naar leuk initiatief, het dAISy-project. dat gebaseerd bleek op een EZRadioPRO ISM Band ontvanger chip: de Si4362 van Silicon Labs en een simpele 8 bits MSP430 processor van Texas Instruments. Omdat ik zelf meer thuis ben op ARM-processors en daar ook de ontwikkel tools voor heb heb ik de broncode herschreven naar een Cortex M0 chip; de STM32F042K6 van STMicroelectronics om precies te zijn. Hier heb ik vervolgens ook wat printontwerpen voor gemaakt.

Silicon Labs levert met de EZRadioPro serie een reeks aantrekkelijk ontvanger- en zendontvangers chips in een QFN20 package voor telemetrie toepassingen in het sub-GHz bereik. Ook zijn er -o.a. op AliExpress- voor weinig geld complete modules te vinden die uitgerust zijn met dit IC. In het laatste geval gaat het dan meestal om de Si4463 of de enigszins verouderde Si4432. Voor domotica toepassingen op 433 of 866 MHz gebruik ik meestal de vergelijkbare RFM69 van HopeRF, maar wat de Si4463 bijzonder maakt is het enorme continue frequentiebereik (142-1050 MHz), het feit dat de VHF band hier deel van uitmaakt en dat de maritieme AIS-kanalen (161,975 en 162,025 MHz) hierdoor in beeld komen.