Ich nutze viele PoE Converter, um die nominal 48V von PoE bzw. PoE+ gemäß 802.3af / 802.3at auf 5V zu übersetzen und über Micro-USB dem Raspberry bereitzustellen. (Bei Raspi 4B ab jetzt natürlich häufiger mit USB-C).
Die neueren Raspberry-Modelle (3B+ und 4B) unterstützen ein offizielles Raspberry PoE HAT Modul. Dazu wurden 4 weitere PINs auf dem PCB des Raspberry Pi gesetzt und vom PoE HAT genutzt:
mitte/rechts: die 4 PINs für PoE
günstiges PoE HAT
Ich betrachte in diesem Blog nicht das offizielle PoE HAT, sondern eine günstige Alternative ohne Lüfter:
die günstige Alternative zum offiziellen PoE HAT
Im Gegensatz zum offiziellen PoE HAT gibt es hier zwar keine vorgesehene Position für einen Lüfter, allerdings sind die GPIO PINs verlängert bzw. werden durch das günstige PoE HAT durchgereicht. Ich kann also weitere HAT Aufsteckmodule nutzen.
Gekauft habe ich das Modul bei Aliexpress, es ist auch zB. über Amazon erhältlich:
Ich habe es auf einen Raspberry 3B+ gesteckt und an ein Kabel, das von einem Ubiquiti EdgeSwitch 8 150W mit PoE+ versorgt wird.
Mein Ziel ist, einen LoRaWAN Gateway zu testen, der über PoE versorgt wird und LoRaWAN über ein IMST ic880a Board abwickelt. Um das ic880a Board am Raspberry GPIO zu betreiben ist ein Adapterboard nötig, das ich vom Verein OpenIoT erhalten habe.
Raspberry mit bereits aufgestecktem PoE HAT, OpenIoT Adapterboard und IMST ic880a (oben)
In Kombination sieht das „Sandwich“ dann so aus:
Die Module sind halbwegs stabil, ein gutes Gehäuse sollte dennoch her. Es sind leider keine Bohrungen für Distanzhalter vorgesehen.
Ich habe das Board mit einem Ubiquiti EdgeSwitch getestet, der EdgeSwitch unterstützt den PoE+-Standard und gibt mir auch die aktuelle Leistung je Port an: im Leerlauf zieht ein Raspberry 3 B+ mit Raspbian Lite (Buster) nach einer frischen Installation etwa angezeigt 3,6 Watt.
Wenn ich das LoRaWAN Concentrator Board aufsetze und neu starte, wechselt die Anzeige zwischen 6,1 und 6,5 Watt:
PoE Verbrauch mit IMST ic880a LoRaWAN concentrator board in Betrieb
Auch auf einem Raspberry 4B hat sich das günstige PoE HAT problemlos betreiben lassen.
Temperatur
Bemerkenswert ist, dass das Gerät sehr heiß wird, wenn das IMST Board, das ja die Leistungsaufnahme ggü. dem Raspberry verdoppelt, angeschlossen wird. Die Angabe auf dem PoE HAT sind 2,5A – also 12 Watt. Wir nutzen hier zirka die Hälfte und es geht schon heiß her. Die Core Temperatur zeigt etwa 60 Grad bei Nutzung mit dem IMST Board. Dabei ist natürlich auch der Prozessor unter mehreren Aufsteckmodulen versteckt und hat wenig Luftzirkulation. Ohne LoRaWAN-HATs hat es etwa 53 Grad im Bereich der CPU.
Einen Langzeittest habe ich noch nicht gemacht, ich werde den Artikel hier dann aber mit den Erkenntnissen erweitern.
Das Modul funktioniert sehr gut, erspart mir in Zukunft hoffentlich einen weiteren externen Adapter, um PoE über MikroUSB oder USB-C dem Raspi zu geben.
Beobachten möchte ich die Temperatur, weil als Nebenwirkung des Boards der Raspi auffällig heiß wird.
Links zu den Modulen
Hier eine Übersicht der im Beitrag vorgestellten Artikel/Produkte:
Nun möchte ich in der Status-Zeile ein paar Telemetriedaten übermitteln, die vom Raspberry ausgelesen werden. Konkret sind das:
Core Temperatur
Core Spannung
Core Spannung der SDRAM_p
Clock Speeds von Core und ARM
Dazu habe ich ein Script erstellt, das alle 5 Minuten über cron gestartet wird und die vollständige Status-Zeile in der Datei /tmp/aprs-telemetrie.txt hinterlegt. pymultimonaprs versendet dann den Inhalt dieser Datei als Statusmeldung.
Dieses Script (abgelegt als /home/pi/aprs-telemetrie.sh) liest die Werte aus und erstellt die Datei:
Der Raspberry und DVB-T-Stick sind in einem Outdoor-Gehäuse verbaut.
Mit diesem Setup möchte ich einen APRS iGate realisieren, also eine Konfiguration, mit der APRS-Pakete auf der europäischen APRS-Frequenz 144.800 MHz empfangen und dann weitergeleitet werden. Die Weiterleitung soll primär über HAMnet erfolgen und nur im Fehlerfall oder bei nicht-Verfügbarkeit meiner HAMnet-Anbindung direkt ans einen APRS-IS-Tier2-Server (vgl. http://www.aprs2.net/) ins Internet übertragen werden.
Da pymultimonaprs die Messages nicht selbst dekodiert, müssen wir noch multimon-ng installieren:
cd ~
sudo apt-get install cmake
git clone https://github.com/EliasOenal/multimon-ng.git cd multimon-ng mkdir build cd build cmake .. make sudo make install
Installation
Die iGate-Software pymultimonaprs installiere und hole ich von GIT:
cd ~
sudo apt-get install python2.7 python-pkg-resources
git clone https://github.com/asdil12/pymultimonaprs.git
cd pymultimonaprs
sudo python2 setup.py install
Ich habe für meinen Call OE1SCS den Suffix -10, auch SSID genannt, gewählt, der lt. APRS SSID-Erklärung für „internet, Igates, echolink, winlink, AVRS, APRN, etc“ gedacht ist.
Im Eintrag „gateway“ habe ich eine Liste an APRS-IS Gateways eingetragen. Die Liste wird bei jedem Neustart von pymultimonaprs vom ersten Eintrag neu abgearbeitet. Ich habe also die Gateways, die ich bevorzuge, an den Anfang geschrieben. Die meisten iGates besitzen sprechende DNS-Namen. Ich will jedoch nicht von einem funktionierenden DNS-Dienst abhängig sein, daher trage ich die IP-Adressen ein. Damit dort nicht nur kryptische HAMnet-IP-Adressen (beginnen mit 44.) stehen habe, habe ich in der gleichen Zeile den DNS-Namen zusätzlich hinterlegt, zB.: „aprs.oe2xzr.ampr.at:14580“, „44.143.40.90:14580“
Der Dienst versucht 120 Sekunden die APRS-iGates zu erreichen. Nach 120 Sekunden meldet er ein Timeout und probiert den nächsten iGate. Sollte das Netzwerk nicht verfügbar sein oder der iGate-Server am eingestellten Port nicht antworten, wartet pymultimonaprs das Timeout nicht ab, sondern probiert unmittelbar den nächsten iGate in der Liste.
Hier ein Beispiel aus meinem Logfile:
Jan 2 10:53:42 roofpi pymultimonaprs: connecting... 44.225.42.181:14580
Jan 2 10:53:42 roofpi pymultimonaprs: Error when connecting to 44.225.42.181:14580: '[Errno 101] Network is unreachable'
Jan 2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: connecting... 78.47.75.201:14580
Jan 2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: connected
Jan 2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: # aprsc 2.0.18-ge7666c5
Jan 2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: login OE1SCS-10 (PyMultimonAPRS 1.2.0)
Jan 2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: # logresp OE1SCS-10 verified, server T2EISBERG
Jan 2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: sending: OE1SCS-10>APRS,TCPIP*:=4811.4 N/01623.2 E-RXonly APRS iGate
Jan 2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: sending: OE1SCS-10>APRS,TCPIP*:>Raspberry Pi mit RTL Stick
Mittels „append_callsign“: true, gebe ich an, dass mein Call in den APRS-Pfad bei der Weiterleitung ans iGates dazugefügt werden soll.
im Abschnitt „rtl“ wähle ich die Frequenz 144.800 MHz als europäische APRS-QRG, gebe meine Ungenauigkeit des Sticks (26 ppm) an, die ich vorher gemessen habe und wähle einen Gain von 46. Offset-Tuning lasse ich unbenutzt und da ich nur einen DVB-T-Stick am Raspberry habe, lasse ich den device-index bei 0.
im Abschnitt „beacon“ konfiguriere ich die eigene, regelmäßige, Aussendung meiner „Station“:
Ich wähle einen statischen Text für „comment“ und „status„, außerdem übertrage ich im Moment keine Wetter-Informationen. Ich möchte, dass meine Aussendung alle 30 Minuten übertragen wird (30 Minuten * 60 Sekunden = 1800 Sekunden).
Um meine Positionen nicht 100%ig genau im APRS darzustellen, habe ich die „ambiguity“ auf „1“ gesetzt. Das verringert die Genauigkeit meiner GPS-Position um 1/10 Grad-Minute. Dadurch wird meine APRS-Position auf aprs.fi mit dem Hinweis „Position ambiguous: Precision reduced at transmitter by 1 digits, position resolution approximately 185.2 m.“ zB. so dargestellt:
meine Station wird bewusst mit einer Ungenauigkeit von ca. 185 Metern in dem violetten Feld angezeigt. Das Feld weist darauf hin, dass die Position nicht exakt ist.
Damit wäre alles konfiguriert und über das Kommando
/etc/init.d/pymultimonaprs start
habe ich den Dienst gestartet.
Die Funktion kann man über das Logfile /var/log/syslog rasch prüfen. Unmittelbar nach dem ersten Start war meine Station auf aprs.fi sichtbar: http://aprs.fi/info/a/OE1SCS-10
Erfahrungen, Tipps & Tricks
Zuverlässigkeit des USB-Sticks
Ich habe den Dienst einige Tage laufen gelassen. Nach zirka zwei Tagen habe ich folgende Fehlermeldung im Logfile gehabt. Auch über „dmesg“ war das Problem sichtbar:
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.021653] usb 1-1.3: usbfs: usb_submit_urb returned -121
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.022123] usb 1-1.3: usbfs: usb_submit_urb returned -121
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.022580] usb 1-1.3: usbfs: usb_submit_urb returned -121
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.023041] usb 1-1.3: usbfs: usb_submit_urb returned -121
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.023968] usb 1-1.3: USB disconnect, device number 4
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.260292] usb 1-1.3: new high-speed USB device number 6 using dwc_otg
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372309] usb 1-1.3: New USB device found, idVendor=0bda, idProduct=2832
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372335] usb 1-1.3: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372353] usb 1-1.3: Product: RTL2832U
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372369] usb 1-1.3: Manufacturer: Generic
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372386] usb 1-1.3: SerialNumber: 77771111153705700
Es hat sich also der USB-Stick verabschiedet „usb 1-1.3: USB disconnect, device number 4“ und sofort wieder neu verbunden. Damit war natürlich ein Neustart des pymultimonaprs nötig, damit dieses wieder korrekt lauscht. Leider war es damit nicht getan und der Fehler ist wenige Minuten später wieder gekommen. Ich habe das ein paar Mal wiederholt und schon befürchtet, dass der Stick vielleicht kaputt ist. Ein Reboot hat die Situation aber entschärft und nun läuft der Stick wieder seit 2 Tagen stabil.
APRS-Meldungen der ISS
Mit einem einfachen Hack, der unter anderem hier beschrieben wird, soll es möglich sein, neben der primären APRS-Frequenz 144.800 MHz auch die APRS-Frequenz der Raumstation ISS zu empfangen. Diese sendet auf 145.825 MHz. Natürlich können diese Meldungen nur gehört werden, wenn sich die ISS in Reichweite befindet. Es gibt zahlreiche Webseiten im Internet, mit denen der Zeitpunkt der nächsten Überflüge der ISS am eigenen Standorts berechnet werden kann.
Leider hat sich dieser Hack bei mir nicht bewährt: mein Stick schafft es kaum noch APRS-Meldungen zu decoden, wenn er auf beide Frequenzen hört. Die Qualität nimmt rapide ab. Woran es genau liegt, kann ich schwer sagen. Ich habe aber die Vermutung, dass es am Squelch liegt, der bei dieser Konfiguration genutzt werden muss: das Programm rtl_fm, das dem Empfang der Pakete übernimmt, funktioniert ohne Squelch, sofern man nur auf einer QRG hört. Wenn man mehrere QRGs angibt (144.8, 145.825, …) muss ein Squelch-Wert angegeben werden. Ich habe zwar 1 als kleinsten möglichen Wert konfiguriert, vermute aber, dass der Squelch bei APRS-Paketen zu spät reagiert und daher viele Pakete nicht vollständig gehört werden. Sobald ich nur auf 144.8 ohne Squelch höre, empfange ich wieder viel mehr Pakete und alles scheint zu funktionieren.
pymultimonaprs kann auch Wetterdaten mitsenden. Ich habe leider keine Wetterstation, möchte aber Telemetriedaten meines Raspberry Pi 2 übermitteln. Dazu kann man ein JSON-File erstellen, das diesem Format entspricht (Quelle: https://github.com/asdil12/pymultimonaprs/blob/master/README.md):
You can set weather to a json-file. eg: "weather": "/path/to/weather.json",
If you don’t want do send weather date, just leave it on false. This will be read in like the status-file and can look like that:
timestamp is seconds since epoch – must be included
wind
speed is in km/h
direction is in deg
gust is in km/h
temperature is in °C
rain
rainlast1h is in mm
rainlast24h is in mm
rainmidnight is in mm
humidity is in %
pressure is in hPa
The timestamp must be included – everything else is optional.
Meine Idee wäre, die Temperatur & Spannung des Raspberry Core zu übermitteln, die mittels des Kommandos „vcgencmd“ ermittelt werden können. Details siehe hier: http://elinux.org/RPI_vcgencmd_usage
Ich müsste also ein JSON-File erstellen, in das ich
Für die Spannungen ist kein Feld in den Wetterdaten vorgesehen. Man könnte diese Daten also über die „status„-Aussendung übermitteln. Dazu ändert man im Konfig file (/etc/pymultimonaprs.json) im Bereich „status“ folgendes:
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