إذا سمعت"Software-Defined Radio (SDR)"خمسة أحرف، أول ما يخطر على البال هو"صلب جدًّا، بعيد جدًّا، ولا علاقة لي به"——إذن هذه الكتاب مكتوبٌ لك.
هذه المرة، انطلقت أليس مُجدَّدًا. وهي ستأخذك لترى وظيفة الاتصال.كيف يتم إعادة تنفيذه بواسطة البرمجيات: كيف تُعاد تعريف الميزات التي كانت ملحومة أصلاً في الأجهزة، سطرًا بسطر من الشيفرة البرمجية.
وهكذا وُجد هذا الكتاب المعنون «أليس في عالم البرمجيات الراديوية».——حدثٌ يُعيد"Software-Defined Radio (SDR)"رحلة توعوية مُدمَجة بمغامرات خيالية.
🌟 سطر رئيسي واحد
في العالم القديم، كانت أجهزة الاتصال تشبه مجموعة من الأبراجالقلعة الملحومة: كل غرفة تؤدي وظيفتها الخاصة ولا يمكن تعديلها أو نقلها. أما برنامج الراديو (Software-Defined Radio - SDR)، فيحوّل هذه الغرف المغلقة إلى مبنى واحد.يمكن فكّه وتركيبه مجددًا باستخدام المكعبات.القلعة——نفس الأجهزة الصلبة، يمكن أن تكون اليوم راديوًا، وغدًا رادارًا، وبعد غدٍ جهازًا لم تفكر فيه بعد.
هذا هو الأمر الذي تحاول هذه الكتاب توضيحه حقًّا: عندما"تصبح البرمجيات الروحَ."كيف سيتغير عالم الاتصالات.
🗺️ خريطة الكتاب الكاملة (١٣ محطة)
- المقدمة｜السقوط في «الثقب السحري للإعادة التعيين»أليس تفتح كتاب «مبادئ الاتصالات» وتخطو خطوةً واحدةً داخل جُحر الأرنب الخاص بتقنية Software-Defined Radio (SDR).
- الفصل الأول | قيود الأجهزةفي العالم القديم، كانت الأجهزة الملحومة جامدةً والتي لا يمكن تعديلها تشبه غرفًا مغلقةً تمامًا.
- الفصل الثاني | إعلان البرمجيات: يتدفق الكود كشلالٍ،"A/D اقترِب قدر الإمكان من الهوائي."——تبدأ البرمجيات في السيطرة على كل شيء.
- الفصل الثالث | جسد الـ Software-Defined Radio (SDR)من الهوائي إلى الرقمي، ثم من الرقمي عائدًا إلى الهوائي: خريطةٌ كاملةٌ لمسار الإشارة.
- الفصل الرابع | مسرح الأخوة الثلاثة：FPGA、DSP、CPU كيفية تقسيم المهام والتعاون على لوحة واحدة.
- الفصل الخامس | مصنع التحويل الترددي الرقمي：DDC / DUC كيفية تغيير التردد"الراديو المُعرَّف بالبرمجيات → Software-Defined Radio (SDR)؛ شركة داياو للتكنولوجيا → Dayao Technology؛ تيان ون → Tianwen؛ تيان غانغ → Tiangang؛ تيان بو → Tianpu؛ تيان يو → Tianyu؛ تيان غونغ → Tiangong؛ USRP، RF210، B210، FPGA، AD9361، DDC، DUC، MATLAB، LabVIEW، SDR، RF، ADC، DAC."مرحبًا"الراديو المُعرَّف بالبرمجيات → Software-Defined Radio (SDR)؛ شركة داياو للتكنولوجيا → Dayao Technology؛ تيان ون → Tianwen؛ تيان غانغ → Tiangang؛ تيان بو → Tianpu؛ تيان يو → Tianyu؛ تيان غونغ → Tiangong؛ USRP، RF210، B210، FPGA، AD9361، DDC، DUC، MATLAB، LabVIEW، SDR، RF، ADC، DAC."اذهب.
- الفصل السادس | المعرضhardwareمن بضعة عشرات من اليوان إلى أكثر من مئة ألف يوان، سترى مجموعة واسعة ومتنوعة من بطاقات الدوائر المطبوعة دفعة واحدة.
- الفصل السابع | قلعة المكعبات: معالجة الإشارات مقسَّمة إلى وحدات يمكن سحبها وإعادة ترتيبها."القطع المبنية"الوحدة.
- الفصل الثامن | أول عملاتبع أليس وابنِ أول جهازٍ لك باستخدام مخطط التدفق. FM راديو.
- الفصل التاسع | الرادار، والراديو الفلكي، والذكاء المعرفيكيف يمكن لبطاقة واحدة أن تمتلك أربعة هويات مختلفة تمامًا؟
- الفصل العاشر | من المجال الاحترافي إلى المجال الشعبيكيف انتقلت تقنية الراديو المُعرَّف بالبرمجيات (SDR) من مجال متخصص غامض إلى المختبرات وورش العمل.
- الفصل الحادي عشر | الكالييدوسكوببطاقة واحدة، إمكانيات لا نهائية——الحدود التخيلية للراديو المعرّف بالبرمجيات (SDR).
- النهاية | العودة إلى ضفاف النهرعندما تصبح البرمجيات الروحَ، يتغير عالم الاتصالات.
👥 لمن هذا الكتاب؟
- تريد فهم مفهوم «الراديو المُعرَّف بالبرمجيات» (SDR)، لكنك تراجعت خوفًا من المعادلات الرياضية!القارئ المبتدئ من الصفر
- الاتصالات / إلكتروني / التخصصات ذات الصلة بالتشغيل الآليطالب
- تودّ تجربة اللوحات الإلكترونية وتنفيذ المشاريع بنفسكالمهندسون والهواة
- وأيضًا——هل يتذكر الجميع؟"أليس التي تطارد الأرنب".شخص فضولي
📖 كيف تُقرأ؟
نُوصى بالقراءة من البداية حتى النهاية، متبعين خطى أليس. ويشرح الكتاب واجهة الإرسال والاستقبال الراديوية (RF)، والتحويل التناظري-الرقمي (ADC)،FPGAالتحويل الرقمي للتردد، واختيار المعدات硬件، وبرمجة مخطط التدفق"المصطلحات الفنية"وقد أُدمجت جميعها في القصة. وإذا واجهتك مفاهيم غير مفهومة، فلا داعي للذعر؛ بل اقرأ القصة باستمرار، فهي ستقوم بتوصيل هذه المفاهيم لك تدريجيًّا.
اليوم، سنبدأ من «المقدمة».
مع أليس، تسقط في ذلك"قابل لإعادة التحديد"غرفة الأشجار.
المقدمة | السقوط في «الثقب الشجري القابل لإعادة التحديد»
لقد عادت أليس من مغامرتها الأولى منذ ثلاثة أسابيع.
لم تُطارد الأرانب مرةً أخرى. ليس لأنها أصبحت أكثر جدية.——ولم يكن ذلك لأنها وجدت شيئًا أكثر إثارةً من مطاردة الأرنب، بل لأنها بدأت تتصفح بجدٍّ كتاب أختها «مبادئ الاتصالات».
تلك المعادلات والمخططات التي كانت تُغفّرها في السابق أصبحت الآن تظهر لها بصورة مختلفة تمامًا. وعندما رأتها على صفحات الكتاب“التعديل”عندما تكون الكلمة مكوّنة من حرفين، يخطر في البال تلقائيًّا مشهد المراجيح الدوّارة.AMالصعود والهبوط؛ ورؤية“التشفير”في تلك اللحظة، ترنّ في أذني همسات «دودة الترميز» المنبعثة من الحلقات الدخانية التي تنفثها؛ وعندما أرى...“المزامنة”في تلك اللحظة، كانت أشعة الذهب والفضة والنحاس والحديد المنبعثة من الأجراس الأربع الكبيرة في برج الساعة لا تزال تلمع أمام عيني.
لقد أصبحت قادرةً بالفعل على فهم نصف المحتوى.
أما النصف الآخر، فلم تفهمه.
ليس لأنها لا تفهم المعادلات.——ولكن ذلك كان بسبب اكتشافها في الكتاب سؤالًا أثار حيرتها:
«كل وظيفة مذكورة في هذه الكتاب تُنفَّذ باستخدام دائرة إلكترونية متخصصة.»
فتحَت الكتابَ إلى الفصل المُخصَّصِ لراديو التضمين بالسعة (AM)، والذي كان يحتوي على رسمٍ تخطيطيٍّ لدائرة كاشفة مكوَّنة من ديودات ومكثِّفات ومحثَّات.“تم لحام المعدات الصلبة بشكل دائم، وبالتالي يمكنها أداء هذه المهمة فقط.”ثم انتقلت إلى الفصل المتعلق براديو التردد المُتنقّل (FM)، حيث كانت الدائرة مختلفة تمامًا.“لتغيير وظيفة ما، يجب تغيير مجموعة الأجهزة بأكملها.”
ثم انتقلت إلى الفصل المتعلق بالرادار.“دارات الرادار أعقد بمئة مرة من دارات الراديو.”انقل إلى الصفحة التاليةWi-Fiالفصل ذلك.“دائرةٌ أخرى تمامًا مختلفة.”
أغْلَقَتْ أليس الكتابَ وحدَّقَتْ في الغلافِ لفترةٍ طويلةٍ.
“لماذا لا يمكن أن تكون هناك لوحة عامة واحدة؟‘لوحة الدوائر الكهربائية العامة’，”وقالت لنفسها:“بمجرد تثبيت برنامج الراديو، يصبح جهازًا للراديو؛ وبمجرد تثبيت برنامج الرادار، يصبح رادارًا؛ وبمجرد تثبيت...Wi-Fiالبرنامج هوWi-Fi؟ مثل……كما لو أنني أتحول إلى شخصٍ مختلفٍ كلما ارتديت ملابس مختلفة؟”
كانت تنتظر ظهور الأرنب الأبيض.
لم يأتِ الأرنب الأبيض.
انتظرت طوال فترة ما بعد الظهر بالكامل، وأكلت ثلاث قطع من البسكويت، وشربت فنجانًا من الشاي، ونظرت إلى الخارج ستة وعشرين مرة.——لم يظهر الأرنب الأبيض أبدًا.
“يبدو أن الحادثة الأولى كانت مجرد حادثٍ عارض.”أطلقت أليس زفيرةً، ثم وضعت الكتاب على طاولة السرير استعدادًا للنوم.
نفخت الشمعة.
في الظلام، انطلقت صوتٌ. لم يأتِ من النافذة، ولا من شق الباب.——ولكنها تصدر من بين صفحات الكتاب، كصوتٍ ما كان مضغوطًا لفترة طويلة، ووجد أخيرًا مخرجًا له:
«أنت محقٌ. ولماذا لا يمكن ذلك؟»
قفزت أليس فجأةً واقفةً وأشعلت الشمعة من جديد.
هذا الكتاب مكتوبٌ بالاشتراك. لكن شعاع ضوءٍ ينسلُ من بين صفحاتِه.——ليست ضوء شمعة، بل هو ضوء أزرقٌ يتدفَّقُ كتيار إشارات. ويخرج هذا الضوء من بين صفحات الكتاب، ثم يتجمَّع في الهواء ليشكِّل سطرًا من الحروف:
«العتاد هو الجسد، والبرمجيات هي الروح. فلماذا يقتصر الجسد على روحٍ واحدة فقط؟»
ثم الكتاب“صفعة”صوتٌ واحدٌ، وانفتح الكتابُ من تلقاءِ نفسه. والصفحةُ التي وقفَ عليها كانت تضمُّ رسمًا توضيحيًّا لم تره من قبل.——ليست رسمًا تخطيطيًّا للدائرة، ولا رسمًا بيانيًّا للموجة، بل هي صورةٌ واحدة.مخطط تدفق معالجة الإشاراتتُوصَل وحدات المكعبات الملوَّنة بأسهمٍ لتشكيل سلسلة إشارية كاملة. وفي نفس الصفحة، توجد رسمة أخرى بجانبها: نفس وحدات المكعبات، لكنها مرتبة بطريقة مختلفة تمامًا لتُشكِّل نظامًا مختلفًا تمامًا.
تحت الرسومتين، كُتبت ملاحظةٌ واحدةٌ بخطٍّ صغيرٍ جدًّا:
«نفس العتاد، برامج مختلفة — وظائف مختلفة تمامًا.»
لم تكن أليس قد أخذت وقتًا كافيًا لتفحص الأمر جيدًا حتى سمعت فجأةً من النافذة صوت خطوات متسارعة.
فتحت النافذة.——
واحدالأرنب الأبيضيقف على حافة النافذة.
ولكنه مختلف تمامًا عن المرة الأولى التي خاض فيها المغامرة. فهذه المرة لم يرتَدِ سترةً، ولم يحمل ساعة جيب. بل ارتدى قميصًا مطبوعًا عليه“GNU Radio”الأسود بعبارة «...»Tشِي، يحمل في حضنه لوحة دوائر كهربائية زرقاء بحجم كف اليد.——تم لحام واجهة الهوائي أعلاه.USBالواجهات، والرقائق المختلفة، وأضواء المؤشر تومض بشكل متتابع، كأنها قلبٌ صغيرٌ يخفق.
الأرنب الأبيض لم يقل“لا وقت لدينا!”ثم رفع لوحة الدائرة تلك أمام أليس وقال جملة واحدة:
«جربها. نفس اللوحة، لكن برامج مختلفة. عند تثبيت هذه البرمجية — فهي جهاز راديو. وعند تثبيت تلك البرمجية — فهي محلِّل طيفي. وإذا غيَّرتها مرةً أخرى — فهي رادار.»
“كيف يتم التبديل؟”سألت أليس.
“بالكود.”قال الأرنب الأبيض:“مُعرَّف بالبرمجيات: يتم كتابة الوظائف في الكود بدلًا من لحامها في الدوائر.”
استدار نحو النافذة وقفز خارجها، مُنطلِقًا في ظلام الليل.
أليس لم تفكر حتى لحظة، فالتقطت الكتاب الموضوع على الطاولة وقامت بالقفز من فوق حافة النافذة لتتبعه. وكانت تمسك في يدها كتاب «مبادئ الاتصالات»، وما زالت العبارة الزرقاء الصغيرة بين صفحاته تتوهج بلطف:“نفس العتاد، برامج مختلفة——وظائف مختلفة تمامًا.”
هذه المرة، لم تكن «الجُحْر الشجري» عند حافة النهر. بل ظهرت تحت السياج في نهاية الحديقة.——مكانٌ لم يكُنْ موجودًا من قبل، له حافةٌ نظيفةٌ تمامًا، ومُثبَّتٌ فوق مدخله لوحة صغيرة منقوشٌ عليها ثلاث كلمات:
"قابل لإعادة التحديد."
أليس انحنت ودخلت من خلاله.
السقوط.
وكما في المرة الأولى، هذه بئرٌ عموديةٌ لا قاعَ لها. لكن هذه المرة، لم تعد الموجات الجيبية والموجات المربعة والموجات المثلثية مُعلَّقةً على جدران البئر.——وإنما لوحاتٌ متتاليةٌمخطط تدفقي متغير باستمرارتتدحرج وحدات المكعبات الملونة بسرعة على جدار البئر، وتُرتَّب وتُعاد تجميعها كالفانوس الدوار: الإطار الأول يتكوَّن من مجموعة مكعبات مُركَّبة معًا.“FMراديو”مخطط التدفق، أصبح الإطار الثاني“محلل الطيف”مخطط التدفق، وفي الإطار الثالث يتحول مرة أخرى إلى“قياس مدى الرادار”مخطط التدفق……على نفس القاعدة، يتغير ترتيب المكعبات كل ثانية، وكل ترتيب يتوافق مع وظيفة راديو مختلفة تمامًا.
أوملت أليس بيدها لتمسّ إحدى القطع.“مرشح تمرير منخفض”قطع البناء——يبدو وكأنه قطعة لِيْغو حمراء.——ولكن في اللحظة التي مدَّت فيها يدها، ذاب الرسم البياني الكامل وتشكل مرة أخرى ليصبح رسمًا بيانيًّا آخر.
“لا تلمس!”صوتٌ واحدٌ انطلق من جوارها،“المخطط الانسيابي قيد التشغيل. بمجرد لمسك له، يختل كل شيء.”
ألِيس تَحوّلتْ إلى الوراء.
الأرنب الأبيض جالسٌ على منصة بارزة في جدار البئر، واللوحة الدائرية الزرقاء موضوعة على ركبتيه، وما زالت مؤشراتها تومض. وبجانبه جالسٌ أحد...قطة تشيشير——كلا، هذه ليست تلك القطة التي رأتها في المرة السابقة. ففراء تلك القطة كان قوس قزحٍ متحركًا، أما جسد هذه القطة فهو...شبه شفافنعم، كقطعة زجاج شفافة، تتدفق داخلها تيارات بيانات زرقاء من الرأس حتى طرف الذيل، ثم تعود في دورة مغلقة.
“أنت……أَخُ «سبيكتروم كات»؟”سألت أليس بحذر.
ابتسمت那只 القطة الشفافة ابتسامة عريضة.——ابتسامته لا تحتوي على أسنان، بل سلسلة من أحرف الشيفرة التي تتدحرج باستمرار وتومض في موضع الشفتين.
“ادعُنيFlow Graph Cat”قالت تلك القطة:“Spectrum Cat Manager‘كيفية عرض التردد’، أنا أتولى‘كيفية كتابة "الوظيفة" باللغة الإنجليزية هي: function’مرحبًا بكم في——العالم المُعرَّف بالبرمجيات.”
استمرت أليس في السقوط. وازداد الإضاءة في الأسفل تدريجيًّا، فرأَت مخطط قلعةٍ ضخمة.——كلا، ليست غرفةً مبنيةً من الطوب والحجارة كما في العالم القديم، بل هي عبارة عنعدد لا يُحصى من مخططات التدفق المُشَعَّةالمدينة المُكوَّنة من هذه العناصر. فكل مبنى في المدينة يمثِّل رسمًا تخطيطيًّا مفتوحًا لمعالجة الإشارات، وتتوصَّل المباني ببعضها البعض عبر خطوط بيانات افتراضية. وتؤدي هذه المدينة، في لحظة واحدة، ملايين الوظائف المختلفة، بينما يظل الهيكل الأساسي للعتاد (Hardware) ثابتًا دون تغيير.
لقد وضعت قدميها على الأرض.
الأرض تحت قدميك ليست ترابًا ولا صخورًا.——وهي لوحةٌلوحة أساس قابلة للبرمجةكشاشة لمس ضخمة، تظهر عليها سطر من نص الترحيب:
«هذا هو عالم الراديو المُعرَّف بالبرمجيات (SDR). نفس الجسم يمكنه ارتداء عدد لا نهائي من الملابس.»
رفعت أليس رأسها.
أمامها رواقٌ ضخم، ومنقوشٌ على عتبته سطرٌ من الحروف يطابق تمامًا السطر الأزرق الموجود في كتابها «مبادئ الاتصالات».
«العتاد هو الجسد، والبرمجيات هي الروح. ويمكن أن يبقى الجسد دون تغيير، بينما تتغير الروح باستمرار.»
كانت الأرنبة البيضاء قد وقفت بالفعل داخل الممر، وظهرها مُوجَّهٌ نحوها، بينما كانت تتصل بشيءٍ ما باستخدام تلك اللوحة الدائرية الزرقاء. وجلست قطة التدفق على كتفه، وتلألأت أحرف الشيفرة في طرف ذيلها بشكل متقطع.
“ألا ترغب في إلقاء نظرة؟”قال أرنب أبيض دون أن يلتفت إلى الوراء:“أليس هذا السؤال الذي كنت تطرحه باستمرار؟”
“أيُّ مشكلة؟”سألت أليس.
استدارت الأرنب الأبيض. وانطلقت أضواء لوحة الدوائر الكهربائية كلُّها، منبعثةً ضوءًا ساطعًا.——
«لماذا لا يمكن أن توجد لوحة دوائر كهربائية عامة واحدة، بحيث تتحول إلى جهازٍ ما بمجرد تثبيت برنامج معين عليها؟»
أليس لم تقل شيئًا. وشدّت قبضتها على كتاب «مبادئ الاتصالات» الذي كانت تحمله في يدها، ثم خطت خطوةً عبر العتبة.
وراءها، ظهرت سطرٌ إضافيٌّ بهدوء على عتبة الباب بعد مرورها من خلاله، محفورًا أسفل السطر الأصلي، بخط أصغر لكنه أكثر وضوحًا:
«هذه هي الإجابة.»
(يتبع، الفصل القادم: الدخول إلى)“قلعة الراديو التقليدية”——رؤية كل وظيفة ملحومة بشكل دائم في غرفة مستقلة، وفهم السبب وراء ذلك.“العتاد هو الوظيفة”إنها طريق مسدود. أما ذلك المهندس الرئيسي، فسيُظهر لأليس آخر شعاعٍ من ضوء العالم القديم.……🏰🔒📻）
[مراجعة المفاهيم الأساسية في البداية]
تُركِّز هذه الفصل على المفاهيم الأساسية التالية:“بذور الحكايات الخيالية”：
| الاتصالات / مفهوم Software-Defined Radio (SDR) | تجسُّد الحكاية الخيالية |
| الفكرة الأساسية لـ Software-Defined Radio (SDR) — إمكانية إعادة تعريف الأجهزة | ألِيس تَسْأَلُ عَكْسِيًّا: «لِمَاذَا لَا يُمكِنُ أَنْ تَكُونَ هُنَاكَ لَوْحَةُ دَائِرَةٍ عَامَّةٌ، تَصِيرُ بِتَثْبِيتِ بَرْنَامِجٍ مَا جِهَازًا مَا؟» |
| القيود المفروضة على الراديو التقليدي (تثبيت الأجهزة) | في كتب مبادئ الاتصالات، تتوافق الوظائف المختلفة مع دوائر مختلفة، ولا يمكن استخدامها بشكل متبادل. |
| التعريف الأساسي للراديو المُعرَّف بالبرمجيات (SDR) | العبارة المكتوبة على العتبة: «العتاد هو الجسد، والبرمجيات هي الروح». |
| مخطط تدفق معالجة الإشارات / برمجة مخطط التدفق | وحدات مكعبات ملونة متراكبة تتدحرج باستمرار على جدار البئر الرأسي |
| إطار عمل برنامج GNU Radio | عبارة «GNU Radio» المكتوبة على قميص أرنب أبيض |
| منصة الأجهزة USRP | اللوحة الدائرية الزرقاء في حضن الأرنب الأبيض |
| الارتباط بالجزء الأول | أليس قد أكملت دراسة مبادئ الاتصالات، و«قطة التدفق» هي «شقيق صغيرة» لـ«قطة الطيف». |
الإ预告 للглавة التالية
أليس تدخل“قلعة الراديو التقليدية”غرفة راديو التعديل بالسعة (AM)، وغرفة راديو التعديل بالتردد (FM)، وغرفة التلغراف……وظيفة كل غرفة مُحدَّدة بشكلٍ ثابت. وأخبرها كبير المهندسين:“قلعتنا تحتوي على114غرفة واحدة، تتوافق مع114أنواع مختلفة من معايير الراديو——يجب إنشاء غرفة جديدة لكل معيار جديد يتم إضافته.”سألت أليس:“ماذا لو كانت هناك لوحة دوائر كهربائية عامة؟”هزّ المدير الفني رأسه وضحك.……🏰🔐📡
هذه المقالة محتوى أصلي، يُرجى ذكر المؤلف ومصدر الصفحة الرسمية (الحساب الرسمي على واتساب) والرابط الرسمي عند إعادة النشر.https://www.dyaotech.com)، ويُحظر تعديلها أو استخدامها لأغراض تجارية دون إذنٍ مسبق، وسيُساءل المخالفون قانونيًّا!