cw decoder

debian:WAV$ cwwav -h
Usage: cwwav OPTIONS [FILENAME...]
Convert text into an audio file with morse code.

Mandatory arguments to long options are mandatory for short options too.
  -s, --stereo        generate stereo output (by default 2 identical channels)
  -p, --phaseshift N  shift phase of right channel by N radians (stereo effect)
  -o, --output        specify output file (must be supplied for WAV output)
  -O, --output-format specify output file format (wav, default: wav)
  -f, --frequency=N   use sidetone frequency N Hz (default: 660)
  -r, --rate=N        sample rate N (default 16000)
  -w, --wpm=N         use N words per minute (default: 25)
  -F, --farnsworth=N  use N WPM Farnsworth speed (default: same as WPM)
  -e, --envelope=N    envelope N ms raised cosine (default=10.0)
  -h, --help          display this help and exit

こんなコマンドで音ファイルを作成。それを、sox付属のplayコマンドで鳴らしてみる。

debian:WAV$ echo BT 25 hello cw world AR | cwwav -r 8000 -o 25.wav
Processing standard input
debian:WAV$ play 25.wav

25.wav:

 File Size: 183k      Bit Rate: 128k
  Encoding: Signed PCM
  Channels: 1 @ 16-bit
Samplerate: 8000Hz
Replaygain: off
  Duration: 00:00:11.42

In:100%  00:00:11.42 [00:00:00.00] Out:91.4k [      |      ] Hd:0.0 Clip:0
Done
debian:WAV$ sox 25.wav 25.raw

ファイルの情報も確認できるのね。

sakae@usvr:~/WAV$ sox  25.wav -n stat
Samples read:             91392
Length (seconds):     11.424000
Scaled by:         2147483647.0
Maximum amplitude:     0.999969
Minimum amplitude:    -0.999969
Midline amplitude:     0.000000
Mean    norm:          0.273823
Mean    amplitude:    -0.000035
RMS     amplitude:     0.459803
Maximum delta:         0.504852
Minimum delta:         0.000000
Mean    delta:         0.138431
RMS     delta:         0.232232
Rough   frequency:          643
Volume adjustment:        1.000

Can't guess the type

後で試験用の音ファイルを作成するんで、スクリプトにしておく。

JH1LHVの雑記帳で公開されてる練習機は、初期のトーンが750Hzになってる。歳を取ったせいか、高めなのは駄目だなあ。バイナリアンを自認するオイラーとしては、512Hzしかありません。ついでにサンプリング周波数も、それなりに変更しておいた。

#! /bin/sh
# Usage: ./gen.sh WPM word ...

spd=$1
shift
head="BT "$spd
tra="AR"

echo $head "$@" $tra | cwwav -r 8192 -f 512 -w $spd -o ${spd}.wav
sox ${spd}.wav ${spd}.raw

15 WPMで、CQ DE JA1RL って叩いてみる。(会員じゃないのにスマソ)

debian:WAV$ ./gen.sh 15 cq de ja1rl
Processing standard input
debian:WAV$ play 15.wav
 :

BT 15 CQ DE JA1RL AR と聞こえてくるはずだ。先週は東京オリンピックのチケット申し込みで、Webサイトに行列ができる騒ぎがあったみたいだけど、オイラーは、next tokyo って事で、parisを用意したよ。(いえね、wpmが大手を振ってまかり通っているけど、paris速度が好きなんですよ、と本心を露呈しました)

cwdecodeサンプル

ここに、A1Aな波形(paris.pdf)やら、各種音源、改造したソースを置いておいた。

敵を知る

のが、戦に勝つ常道。って事で、冒頭の作者のページを眺めている。

搭載してる機能は、Lチカによる、目でCW信号を確認。LCDパネルにデコードした文字を垂れ流しするメイン部分。ソースをざっと見した所、シリアルポートにも、ドット、ダッシュで信号が出てくるみたい。

-.-./--.-/-.-./--.-
-../.
.---/.-/.----/.-./.-..

こんな具合に、ワード認識で改行しながらの表示をするはず。

敵と言えばarduinoもそうだな。setup()はプログラム起動時に一度だけ呼び出される。それはいいんだけど、loop()の中を永久に回り続けるって、以前にやったp5.jsのdraw()みたいなもの？あれは、1秒間に、50回だかって回数が決ってた。arduinoのそれは、全速力でグルグルするのかな。

音データを取り込む

てはじめに、簡単なやつをば、

cat 20.raw | cwdecode
cwdecode < 20.raw

ってな具合にデータを渡すようにしよう。

// test basic loop
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

#define N 128
short int testData[N];

int usecs (){
  struct timeval t;
  gettimeofday(&t, NULL);
  return ((t.tv_sec % 100000) * 1000000 + t.tv_usec);
}

void dump(){
  for (int i=0; i<N; i++){
    printf("%d\n", testData[i]);
  }
}

int main (){
  int cnt=0;
  int sum=0;
  int t;

  int rw;
  for (;;){
    t=usecs();
    rw = fread(&testData, sizeof(short int), N, stdin);
    if (rw < 1 )
       break;
    sum += (usecs() - t);
    cnt++;
//    dump();
  }
  printf("cnt= %d   sum= %d\n", cnt, sum);
}

usecs()ってのは、マイクロ秒でカウントするやつね。これを使って、データの取り込みにかかった時間をだしてみた。

debian:WAV$ cc test.c
debian:WAV$ cat 20.raw | ./a.out
cnt= 769   sum= 1579

128個づつ読みこむと、769回で終了。1回の読みこみに、約2usの時間を要したって事がわかる。

また、dump()を有効にすると、グラフソフト(gnuplot)に渡すデータが得られる。サンプルにはいってるparis.pdfはこれを使って作った。

これを見て、サイン波って分かる人は、特異な才能の持ち主ですよ。

test run

サンプル音源とソースファイル2本を入手します。 cwdecodeサンプルそして、以下のように準備します。

$ unzip raw-smpl.zip
Archive:  raw-smpl.zip
   creating: raw-smpl/
 extracting: raw-smpl/35.raw
 extracting: raw-smpl/30.raw
 extracting: raw-smpl/25.raw
 extracting: raw-smpl/20.raw
 extracting: raw-smpl/15.raw
 extracting: raw-smpl/10.raw
$ mv cwdecode.c test.c raw-smpl
$ cd raw-smpl
$ ls
10.raw          20.raw          30.raw          cwdecode.c*
15.raw          25.raw          35.raw          test.c*

まずは簡単に実行。(毎度Linuxでは飽きるので、64Bit版のFreeBSD上です)

$ cc test.c
$ ./a.out < 35.raw
cnt= 1524   sum= 1199
$ ./a.out < 10.raw
cnt= 5443   sum= 3735

そして、本命の改造版です。コンパイル時に、数学用のLibのリンクを忘れないようにね。

$ cc cwdecode.c -lm
$ ./a.out < 20.raw
BT SE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG. 1234567890 AR

なんか、ちょこっとミスしてるなあ。

今度は、20WPMと25WPMの音を連続して解読させてみます。

$ cat 20.raw 25.raw | ./a.out
BT 20 THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG. 1234567890 AR BT 25 THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG. 1234567890 AR

これがLCDパネルに表示されるのね。改行と言う概念がないから、こうなるんだな。

今度は、何度か実行。出だしでミスるのは、ウォーミングアップされてないせい？

$ cat 20.raw | ./a.out
6SE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG. 1234567890 AR
$ cat 20.raw | ./a.out
BT 20 THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG. 1234567890 AR
$ ./a.out < 20.raw
BT 20 THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG. 1234567890 AR

改造した点

Lチカ、LCD、Serialのドライバー部分は大胆に削除。

setup(),loop()を呼び出すmain()を追加。

int main(){
  int rw;
  setup();
  for (;;){
    rw = fread(&testData, 2, (int)n, stdin);
    if (rw < 1)
      break;
    usleep(100 * (int)n);
    loop();
  }
  printf("\n");
  exit(0);
}

loop()の中に有った、A/Dからのデータ読み出しは、main()内に移してfreadで代用。いきなりfreadしちゃっていいのかと言うのは無しね。stdinはアプリの起動時には用意されてますから、これで良いのです。 freadで実際に読んだ個数がrwに得られるので、これを頼りにEOFを検出。

usleep()は、マイクロ秒単位の遅延をする関数。この関数を使って、実ボードのA/Dの遅さを実現してる。最初これを省いていて、一瞬で終了してしまい、結果がおかしくて悩んだ。似せるの重要。

arduino特有の関数として、millis()が使われている。機能を調べてみると、通電後からの経過時間をミリ秒単位で返すとあった。約50日でオーバーフローする仕様なんで注意してねって説明されてた。その通りに実装したよ。

/// millis counter, over flow about 50 day's
int millis (){
  struct timeval t;
  gettimeofday(&t, NULL);
  return ((t.tv_sec % 4320000) * 1000 + t.tv_usec / 1000);
}

オーソドックスに、gettimeofday()関数を使って実現。1970/01/01からの経過秒と秒の下位は、マイクロ秒になっているので、それを加工したよ。

docode()関数の中で、該当するトン/ツー記号から、文字を割り出している。そして、それをLCDに送るんだけど、ちょっと改変した。

void toOut(int asciinumber){
  putchar(asciinumber);
  fflush(stdout);
}

一文字づつ出力すると、改行があるまで表示されない(バッファリングされる)。この挙動から逃れる方法は色々あるけど、安直にfflush()で、バッファーから吐き出すようにした。

本体の論理は、極力手をつけていない。どんな流れか追ってみるかな。

man ascii

文字コードが整数で記述されたので、下記の右側の表を参考に。こんなのを載せると、モールス初心者って事がバレバレだな。

   Tables
       For convenience, let us give more compact tables in hex and decimal.

          2 3 4 5 6 7       30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
        -------------      ---------------------------------
       0:   0 @ P ` p     0:    (  2  <  F  P  Z  d   n   x
       1: ! 1 A Q a q     1:    )  3  =  G  Q  [  e   o   y
       2: " 2 B R b r     2:    *  4  >  H  R  \  f   p   z
       3: # 3 C S c s     3: !  +  5  ?  I  S  ]  g   q   {
       4: $ 4 D T d t     4: "  ,  6  @  J  T  ^  h   r   |
       5: % 5 E U e u     5: #  -  7  A  K  U  _  i   s   }
       6: & 6 F V f v     6: $  .  8  B  L  V  `  j   t   ~
       7: ' 7 G W g w     7: %  /  9  C  M  W  a  k   u  DEL
       8: ( 8 H X h x     8: &  0  :  D  N  X  b  l   v
       9: ) 9 I Y i y     9: '  1  ;  E  O  Y  c  m   w
       A: * : J Z j z
       B: + ; K [ k {
       C: , < L \ l |
       D: - = M ] m }
       E: . > N ^ n ~
       F: / ? O _ o DEL