KT0803L Transmissor de FM estéreo digital

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Circuito transmissor FM estéreo digital KT0803L CH32V003, Com o transmissor FM estéreo portátil alimentado por bateria de Li-Ion, você pode transmitir áudio de qualquer tipo. Basta conectar sua fonte de áudio na entrada de áudio de 3,5 mm, definir a frequência desejada e sintonizar qualquer receptor de rádio FM padrão para receber o sinal. Este dispositivo está equipado com componentes de baixo custo, incluindo um microcontrolador RISC-V de 32 bits CH32V003J4M6, um CI transmissor KT0803K/L, um display OLED de 128×32 pixels (SSD1306) e um carregador de bateria Li-Ion (TP4054).

Esquema KT0803L Transmissor de FM estéreo digital

A Família CH32V003 de Microcontroladores RISC-V de 32 bits
A série CH32V003 é uma coleção de microcontroladores de propósito geral de grau industrial que utilizam o design do núcleo RISC-V2A da QingKe, suportando o conjunto de instruções RV32EC. Esses microcontroladores estão equipados com várias características, como uma frequência principal do sistema de 48MHz, 16KB de flash, 2KB de SRAM, suporte a voltagens amplas, uma interface de depuração serial de fio único, baixo consumo de energia e um pacote ultra pequeno. Além disso, a série CH32V003 inclui um conjunto integrado de componentes, incluindo um controlador DMA, um ADC de 10 bits, comparadores operacionais, múltiplos temporizadores e interfaces de comunicação padrão, como USART, I2C e SPI.

KT0803K ou KT0803L — Rádio-estação-em-um-chip
O KT0803K/L é um transmissor FM estéreo digital monolítico de baixo custo, projetado para processar sinal de áudio estéreo de alta fidelidade e transmitir um sinal FM modulado em uma curta distância. O KT0803K/L possui dois ADCs de áudio ΔΣ de 20 bits, um processador de áudio estéreo digital de alta fidelidade e um transmissor de frequência de rádio (RF) totalmente integrado. Um regulador de baixa queda de tensão (LDO) integrado permite que o chip seja integrado em uma ampla gama de sistemas operados por bateria de baixa tensão com alimentação variando de 1,6V a 3,6V. O KT0803K/L pode ser controlado por meio de sua interface I²C.

TP4054 – CI de Carregamento de Bateria de Íon-Lítio
O TP4054 é um carregador linear de corrente constante/tensão constante completo para baterias de íon-lítio de célula única. Seu pacote pequeno e baixo número de componentes externos tornam o TP4054 ideal para aplicações portáteis.

ME6209 – Regulador de Tensão Linear de 3,3V
A série ME6209 é um grupo de reguladores de tensão de saída positiva de três pinos que fornecem alta corrente (no máximo 250mA) mesmo quando a diferença de tensão entre entrada/saída é pequena (tensão de queda de 80mV). O consumo de energia baixo (corrente de repouso de 3µA) e alta precisão (+/-2%) são alcançados por meio da tecnologia CMOS. Eles permitem tensões de entrada de até 18V.

Instruções de Montagem
Soldar todos os componentes na PCB. Soldar a antena de fio no pad correspondente na placa. Um fio isolado de silicone flexível de 28AWG com comprimento de 75 cm (30″ = λ / 4) funciona muito bem.

Imprima em 3D o estojo. Cole a bateria no estojo com fita adesiva dupla face. Passe a antena do fio pelo pequeno orifício na carcaça.

Conecte a bateria ao conector JST na placa. Preste atenção à polaridade correta, infelizmente não há um padrão aqui! Coloque a placa no estojo e parafuse-a com quatro parafusos atarraxante M2x5 mm.

Compilando e enviando o firmware.
Programando e depurando dispositivos. Para programar o microcontrolador CH32V003, você precisará de um dispositivo de programação especial que utilize a interface de depuração serial proprietária de um único fio (SDI). O WCH-LinkE (preste atenção no “E” no nome) é um dispositivo adequado para esse fim e pode ser adquirido comercialmente por cerca de $4. Essa ferramenta de depuração não é apenas compatível com o CH32V003, mas também com outros microcontroladores WCH RISC-V e ARM-based.

Para fazer o upload do firmware, você precisa garantir que o transmissor de FM esteja desligado ou a bateria seja removida. Em seguida, você deve fazer as seguintes conexões com o WCH-LinkE:

WCH-LinkE    FM Transmitter
+-------+      +-------+
|  SWDIO|      |DIO    |
|    GND| ---> |GND    |
|    3V3| ---> |3V3    |
+-------+      +-------+

Se o LED azul no WCH-LinkE permanecer aceso uma vez conectado à porta USB, significa que o dispositivo está atualmente no modo ARM e precisa ser alternado para o modo RISC-V inicialmente. Existem algumas maneiras de fazer isso:

Você pode utilizar a ferramenta Python chamada rvmode.py, fornecida na pasta software/tools. Alternativamente, você pode selecionar “WCH-LinkRV” no software fornecido pela WCH, como o MounRiver Studio ou o WCH-LinkUtility. Outra opção é segurar o botão ModeS no dispositivo enquanto o conecta à porta USB.

Mais informações podem ser encontradas no Manual do Usuário do WCH-Link.

Compilar e enviar (Linux)
Para usar o WCH-LinkE no Linux, é necessário conceder permissões de acesso antecipadamente, executando os seguintes comandos:

echo 'SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1a86", ATTR{idProduct}=="8010", MODE="666"' | sudo tee /etc/udev/rules.d/99-WCH-LinkE.rules
echo 'SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1a86", ATTR{idProduct}=="8012", MODE="666"' | sudo tee -a /etc/udev/rules.d/99-WCH-LinkE.rules
sudo udevadm control --reload-rules

Instale o toolchain (compilador GCC, Python3 e PyUSB):

sudo apt install build-essential libnewlib-dev gcc-riscv64-unknown-elf sudo apt install python3 python3-pip python3 -m pip install pyusb

Desligue o transmissor FM ou remova a bateria. Conecte o transmissor FM através do cabeçalho PROG de 3 pinos ao dispositivo de programação WCH-LinkE. Abra um terminal e navegue até a pasta com o arquivo makefile. Execute o seguinte comando para compilar e fazer o upload:

make flash

Se você quiser apenas fazer o upload do binário pré-compilado, execute o seguinte comando:

python3 ./tools/rvprog.py -f transmitter.bin

Fazendo o upload do Firmware Binário (Windows/Mac)
A WCH oferece o software gratuito, porém de código fechado, WCH-LinkUtility para fazer o upload do arquivo hex pré-compilado no Windows. Selecione o modo “WCH-LinkRV” no software, abra o arquivo transmitter.hex e faça o upload para o microcontrolador.

Alternativamente, há uma ferramenta de código aberto independente de plataforma chamada minichlink, desenvolvida por Charles Lohr (CNLohr), que pode ser encontrada aqui. Ela pode ser usada com Windows, Linux e Mac.

Se você tiver instalado o Python3 e o pyusb em seu sistema, também pode usar a ferramenta Python incluída rvprog.py.

python3 ./tools/rvprog.py -f transmitter.bin

Instruções de Operação

Certifique-se de que a antena de fio esteja estendida o mais reta possível horizontalmente ou verticalmente.
Ligue o transmissor usando o interruptor de energia.
Use a tecla OK para alternar entre a frequência do transmissor e o modo de exibição/controle de ganho de áudio.
Use as teclas PARA CIMA ou PARA BAIXO para aumentar/diminuir a frequência/ganho.
Se a bateria estiver fraca, recarregue-a através da porta USB-C.

Lista de material KT0803L Transmissor de FM estéreo digital

Valor	Nome	Descrição	Quantidade
Resistores
5k1 (512)	R1,R2	0603	2
1k (102)	R3	0603	1
2k (202)	R4	0603	1
10k (103)	R5,R6,R7	0603	3
Capacitores
100n	C1	0603	1
18p	C2,C3	0603	2
33n	C4,C5	0603	2
4u7	C6	0603	1
10u	C7,C8,C9	0603	3
Semicondutores
CH32V003J4M6	U1	SOP-8_150MIL — Microcontrolador	1
KT0803K	U2	SOP-16_150MIL — Transmissor de FM	1
ME6209A33M3G	U3	SOT-23-3_W — Regulador de tensão	1
OLED 0.91	OLED1	I₂C OLED 0.91 — Display Oled	1
CHARGE	LED1	LED_0603 — Led vermelho	1
TP4054	U4	SOT-23-5_BR — Carregador de bateria	1
Diversos
ANT	H1	PAD_1	1
POWER	SW1	SW-SMD_SS-1290L-GLL-1.5MM	1
USB-TYPE-C-6PIN	USB2	USB-C-SMD-6P	1
SWIO	H2	210S-3 × 1/2.54	1
BAT	H3	CONN-SMD_2P_PH2.0_LT	1
PJ-313D	AUDIO1	AUDIO-SMD_PJ-313D	1
6 × 6*6 mm	OK, DOWN, UP	KEY-6.0×6.0	3
32.768kHz	X1	OSC-SMD_3215	1