У мікроконтролерах ESP32 виявили приховані можливості SDR

Нещодавно команда ESPARGOS виявила, що в деяких чипах ESP32 є недокументована функція: вона дає змогу прошивці обходити стандартні функції Wi-Fi та Bluetooth і натомість захоплювати необроблені баз смуги IQ. Завдяки цьому кілька моделей ESP32 можна використовувати як вбудований програмно-визначуваний радіоприймач (SDR) у діапазоні 2,2–2,7 ГГц, а ESP32-C5 — також у діапазоні 4,8–6,0 ГГц. Частота дискретизації сягає 80 MS/s, а аналогова смуга пропускання становить приблизно 13–54 МГц — залежно від чипа.

Для використання як універсального SDR, під’єднаного до комп’ютера, пропускної здатності виходу недостатньо: на ПК можна передавати лише окремі фрагменти даних. Тому такий приймач працює тільки як аналізатор спектра — демодуляція чи декодування безперервного радіосигналу лише за допомогою ESP32 неможливі. Виняток — новий ESP32-S31, здатний безперервно передавати дані зі швидкістю до 16 MS/s через гігабітний Ethernet. Драйвер SoapySDR для GNU Radio та gqrx мають випустити найближчим часом. Спробувати систему можна на сторінці ESP-WebSDR: прошивку для більшості плат розробника ESP32 можна встановити прямо з браузера, а спектр і водоспадний графік — переглянути наживо.

Зауважують у ESPARGOS і на можливість захоплювати фазово-когерентні IQ-відліки за допомогою їхнього обладнання. Це означає, що система більше не обмежена сигналами Wi-Fi та Bluetooth і може визначати напрямок на довільний сигнал у діапазоні 2,4 ГГц. Команда також каже, що передавання з фазовою когерентністю було б можливим, але поки не впроваджує його через ризик зловживань.

Схоже, приблизно в той самий час щонайменше два інші проєкти незалежно виявили таку саму або подібну функцію, але розв’язують за її допомогою інші завдання.

Користувач Reddit /u/h0m3us3r виявив ту саму функцію, 26 вересня виклав проєкт на GitHub і записав відео, де ESP32-S3 працює як SDR із FPGA у ролі інтерфейсу USB 3. На відміну від ESPARGOS, цей проєкт передає необроблені IQ-дані на комп’ютер безперервно через FPGA, а не окремими фрагментами, тож на ПК має бути можливо повноцінно демодулювати й декодувати сигнал. Однак у нинішньому прототипі FPGA задає тактову частоту ESP32, що спричиняє високий фазовий шум. Якщо проблему тактування вдасться розв’язати, зв’язка ESP32 та FPGA може стати універсальним SDR на кшталт RTL-SDR, але з робочим діапазоном 2,2–2,8 ГГц і смугою пропускання до 80 МГц.

Ще один проєкт, який, схоже, спирається на подібне відкриття, — C5VRX. Його вперше опублікували на GitHub 13 серпня. У ньому ESP32-C5 використовують як приймач відеосигналу FPV на частоті 5,8 ГГц у реальному часі. Механізм, імовірно, інший, але результат подібний: проєкт використовує недокументований потік IQ-даних ESP32, щоб захоплювати сигнали FPV і демодулювати їх на самому мікроконтролері, а потім виводити аналогове композитне відео через простий резисторний ЦАП. Розробка триває, і система поки ненадійно працює на відстані.

Нагадаємо, фінська Basemark залучила 23,9 млн доларів США, щоб розвивати комп’ютерний зір і доповнену реальність для автомобілів.