Morse Deco – RX mensaje/Python

Se añade la traducción a texto, letra a letra del alfabeto.

Como referencia se usa la función morsedeco(codigo) descrita en Morse Decodificador, desarrollada en otro curso.

Se añade al ejercicio realizado en Morse Deco – RX mensaje morse/Python

0 31
 --- ...  ... --- .
SOS SO
1015 15
 --- ...  ... --- ..
SOS SO
1 31
 --- ...  ... --- ..
SOS SO
1017 15
 --- ...  ... --- ...
SOS SO
0 128
 --- ...  ... --- ...  
SOS SOS 

Tarea: usar en el transmisor un mensaje diferente, escrito por teclado, revisar para arduino el uso del puerto Serial – Envia y Recibe texto.

Con el uso del teclado para el mensaje, observar cuando se inicia la tx y recepción para codificar en Tx y decodificar en Rx.

# Deco señal a morse, luego a texto
# generados desde arduino
# Continuación de: TxRx Inalambrico 433Mhz ASK/OOK
# http://blog.espol.edu.ec/edelros/2018/04/11/txrx-inalambrico-433mhz-askook/

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import serial, time
def morsedeco(codigo): 
    equivale={ 
        '.-':'A', '-...':'B', '-.-.':'C', 
        '----':'CH', '-..':'D', '.':'E', 
        '..-.':'F', '--.':'G', '....':'H', 
        '..':'I', '.---':'J', '-.-':'K',
        '.-..':'L', '--':'M', '-.':'N', 
        '--.--':'Ñ', '---':'O', '.--.':'P', 
        '--.-':'Q', '.-.':'R', '...':'S', 
        '-':'T', '..-':'U', '...-':'V',
        '.--':'W', '-..-':'X', '-.--':'Y', 
        '--..':'Z',
        '-----':'0', '.----':'1', '..---':'2', 
        '...--':'3', '....-':'4', '.....':'5', 
        '-....':'6', '--...':'7', '---..':'8', 
        '----.':'9', 
        '.-.-.-':'.', '-.-.--':',', '..--..':'?', 
        '.-..-.':'"', '--..--':'!', '   ':' ', 
        ' ':' '}
    caracter=equivale[codigo]
    return(caracter)

# INGRESO
puerto = 'com5'
baudios = 9600
tolera = 100    # rango PIN analógico
ancho = 15      # del mensaje

# PROCEDIMIENTO
arduino = serial.Serial(puerto, baudios)
arduino.setDTR(False)
time.sleep(0.3)

# limpia buffer de datos anteriores
arduino.flushInput()  
arduino.setDTR()  
time.sleep(0.3)
print('\nEstado del puerto: ',arduino.isOpen())
print('Nombre del dispositivo conectado: ', arduino.name)
print('Dump de la configuración:\n ',arduino)
print('\n###############################################\n')


# Lectura de datos
antes = 0
cuenta = 0
simbolo = ''
morse_msg = ''
morse_letra = ''
mensaje = ''

while True:
    # espera hasta recibir un dato
    while (arduino.inWaiting()==0):
        pass
    
    # lee binario del puerto serial
    lectura = arduino.readline()
    # binario a texto, elimina /r/n
    texto = lectura.decode().strip()
    valor = int(texto)
    
    # Busca duración de símbolo
    # valor repetido
    diferencia = np.abs(valor-antes)
    if (diferencia < tolera):
        cuenta = cuenta + 1
    
    else:
        print(antes,cuenta)
        # Revisa espacios
        if (antes<(0+tolera)):
            # Cambio de simbolo
            if (cuenta<(2*ancho+4)):
                simbolo = ''
            else:
                # letra completa
                letra = morsedeco(morse_letra)
                mensaje = mensaje + letra
                morse_letra = ''
                if (cuenta<(4*ancho+5)):
                    simbolo = ' '
                else:
                    # cambio de palabra
                    simbolo = '  '
                    mensaje = mensaje + ' '
        
        # Revisa punto o raya        
        else:
            if (cuenta40:
            morse_msg = ''
            mensaje = ''
            
    antes = valor
    
# Cerrar el puerto serial.
serial.Serial.close

Morse Deco – RX mensaje morse/Python

Decodifica en python desde el puerto serial los valores del pin del receptor descrito en: Morse Codec – TxRx Inalámbrico 433Mhz ASK/OOK

Se recibe en el puerto serial la señal OOK equivalente al mensaje morse de «SOS».

La lectura del puerto serial continua de lo presentado en Serial – Lectura datos se obtienen los valores entre [0,1023]

El resultado se convierte a símbolos morse ' .-' contando las veces que cada valor se repite «Alto»(1) o «Bajo»(0). Se toma como referencia el ancho de 15 para un simbolo, pues el transmisor usa una DURACION =100. Si se modifican éstos valores, se deben ajustar.

1016 15
 --- ...  ...
0 63
 --- ...  ... 
1016 47
 --- ...  ... -
0 32
 --- ...  ... -
1020 47
 --- ...  ... --
0 31
 --- ...  ... --
1019 47
 --- ...  ... ---
0 63
 --- ...  ... --- 
1018 15
 --- ...  ... --- .
0 31
 --- ...  ... --- .
1016 15
 --- ...  ... --- ..
0 31
 --- ...  ... --- ..
1016 15
 --- ...  ... --- ...

las instrucciones en python

# Deco señal a morseñ
# generados desde arduino
# Continuación de: TxRx Inalambrico 433Mhz ASK/OOK
# http://blog.espol.edu.ec/edelros/2018/04/11/txrx-inalambrico-433mhz-askook/

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import serial, time

# INGRESO
puerto = 'com5'
baudios = 9600
tolera = 100    # rango PIN analógico
ancho = 15      # del mensaje

# PROCEDIMIENTO
arduino = serial.Serial(puerto, baudios)
arduino.setDTR(False)
time.sleep(0.3)

# limpia buffer de datos anteriores
arduino.flushInput()  
arduino.setDTR()  
time.sleep(0.3)
print('\nEstado del puerto: ',arduino.isOpen())
print('Nombre del dispositivo conectado: ', arduino.name)
print('Dump de la configuración:\n ',arduino)
print('\n###############################################\n')


# Lectura de datos
antes = 0
cuenta = 0
simbolo = ''
morse_msg = ''

while True:
    # espera hasta recibir un dato
    while (arduino.inWaiting()==0):
        pass
    
    # lee binario del puerto serial
    lectura = arduino.readline()
    # binario a texto, elimina /r/n
    texto = lectura.decode().strip()
    valor = int(texto)
    
    # Busca duración de símbolo
    # valor repetido
    diferencia = np.abs(valor-antes)
    if (diferencia < tolera):
        cuenta = cuenta + 1
    
    else:
        print(antes,cuenta)
        # Revisa espacios
        if (antes<(0+tolera)):
            if (cuenta<(2*ancho+4)):
                simbolo = ''
            else:
                if (cuenta<(4*ancho+5)):
                    simbolo = ' '
                else:
                    simbolo = '  '
        
        # Revisa punto o raya        
        else:
            if (cuenta<(ancho+3)):
                simbolo = '.'
            else:
                simbolo = '-'
        cuenta = 0
        morse_msg = morse_msg + simbolo
        print(morse_msg)
        
        if len(morse_msg)>40:
            morse_msg = ''
            
    antes = valor
    
# Cerrar el puerto serial.
serial.Serial.close

Morse Codec – TxRx Inalámbrico 433Mhz ASK/OOK

El punto de partida es la combinación de Morse Codec – LEDTxRx Inalambrico 433Mhz ASK/OOK . Al primero se añade el pin 4 con el dato/símbolo bit «Alto»(1) o «Bajo» (0), que al repetirlos genera el espacio o tono morse.

Como receptor se usa la misma configuración de TxRx Inalambrico 433Mhz ASK/OOK , que permite visualizar lo recibido en un segundo arduino.

El mensaje de prueba del transmisor es » SOS   » que permite observar los valores o la gráfica en el monitor o plotter serial del programa de arduino.

Al separar el receptor del transmisor, o bloquear la señal, se obtendrán lecturas diferentes a las ideales, lo que permite disponer de nuevo material de trabajo para decodificar la señal correctamente.

Temas como corrección de errores, distancias de cobertutas, etc aparecen a partir de éste punto.

El siguiente paso consiste en decodificar la secuencia de 0’s y 1’s como puntos y rayas, previo a convertirlos nuevamente a letras.

Calidad de Señal entre Tx y Rx

El los dispositivos RF433 transmisor y receptor se encuentran muy cercanos, a unos 10 cm, pues aún no se les ha añadido una antena. Al separar un poco los RF433 se visualiza ruido en la señal, que afecta al mensaje enviado.

Si se presentan muchos problemas, simplifique conectando un cable entre el TxRfPin 4 y el RxRfPin A0

/*  CODificador morse
 *   recibe un mensaje y transmite usando RF 433 Mhz
 *   equivale: estructura de datos char y string
 *   funciones: codificar y decodificar
 */

// PIN para el LED, led integrado = 13
#define PIN_LED 13
//Duración de un símbolo en  ms
#define DURACION 100
#define TxRfPin 4 

void setup(){
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT );
  digitalWrite( PIN_LED, LOW );
  pinMode(TxRfPin, OUTPUT);
  digitalWrite( TxRfPin, LOW );
  
}

void loop(){
  String mensaje = " SOS  ";
  String mensajemorse;
  char simbolo;
  int n;
  mensajemorse = codifica(mensaje);
  // Transmite el mensaje
  n = mensajemorse.length();
  for(int i=0; i<=n; i++){
    simbolo = mensajemorse[i];
    morseTxRF(simbolo);
  }
}

void morseTxRF(char simbolo){
    if (simbolo == '.'){
        digitalWrite(PIN_LED, HIGH );
        digitalWrite(TxRfPin, HIGH);
        delay( DURACION ); 
        digitalWrite(PIN_LED, LOW );
        digitalWrite(TxRfPin, LOW);
        delay( DURACION );
    }
    if (simbolo == '-'){
        digitalWrite(PIN_LED, HIGH );
        digitalWrite(TxRfPin, HIGH);
        delay( DURACION*3 );
        digitalWrite(PIN_LED, LOW );
        digitalWrite(TxRfPin, LOW);
        delay( DURACION );
    }
    if (simbolo == ' ') {
        digitalWrite(PIN_LED, LOW );
        digitalWrite(TxRfPin, LOW);
        delay( DURACION );
    }
}

// Equivalente letra a código Morse. Estructura de datos
static const struct {const char letra, *codigo;} equivale[] =
{
  { 'A', ".-" }, { 'B', "-..." }, { 'C', "-.-." }, 
  { 'D', "-.." }, { 'E', "." }, { 'F', "..-." }, 
  { 'G', "--." }, { 'H', "...." }, { 'I', ".." },
  { 'J', ".---" }, { 'K', "-.-" }, { 'L', ".-.." },
  { 'M', "--" }, { 'N', "-." }, { 'O', "---" }, 
  { 'P', ".--." }, { 'Q', "--.-" }, { 'R', ".-." },
  { 'S', "..." }, { 'T', "-" }, { 'U', "..-" }, 
  { 'V', "...-" }, { 'W', ".--" }, { 'X', "-..-" },
  { 'Y', "-.--" }, { 'Z', "--.." }, 
  { ' ', " " },   //espacio entre palabras 
  { '1', ".----" }, { '2', "..---" }, { '3', "...--" },
  { '4', "....-" }, { '5', "....." }, { '6', "-...." }, 
  { '7', "--..." }, { '8', "---.." }, { '9', "----." }, 
  { '0', "-----" },
  { '.', ".–.–.–" }, { ',', "--..--" }, { '?', "..--.." },
  { '!', "-.-.--" }, { ':', "---..." }, { ';', "-.-.-." }, 
  { '(', "-.--." }, { ')', "-.--.-" }, { '"', ".-..-." },
  { '@', ".--.-." }, { '&', ".-..." },
};

String codifica(String mensaje){
  String mensajemorse = "";
  int i, j, n, m;
  bool encontre;
  n = mensaje.length();
  m = (sizeof equivale / sizeof *equivale);
  for( i = 0; i<n; i++ ){
    encontre = 0;
    j=0;
    while(j<m and encontre==0){
      if(toupper(mensaje[i]) == equivale[j].letra){
        mensajemorse += equivale[j].codigo;
        encontre=1;
       }
      j++;
    }
    mensajemorse += " "; //separador de caracteres
  }
  return mensajemorse;  
}

Por realizar:

Fácilmente se determina la necesidad de un decodificador que use los datos y convierta a morse, o a texto, en el arduino o en un computador a partir de los datos seriales. Mostrar los datos en pantalla del PC o en una pantalla LCD en el arduino.

Morse Codec – LED y Buzzer

Se puede escuchar el tono del código morse enviado a un Buzzer en el pin 9.

Se añade al ejemplo anterior para un led la instrucción tone(PIN_BUZZER, NOTA, DURACION),

que requiere PIN_BUZZER, la frecuencia de la NOTA para el sonido y la duración.

El pin de señal S del Buzzer se conecta el Pin 9 del arduino, y se alimenta el VCC (+) y GND(-) completando todo lo necesario para que empiece a sonar el mensaje en el buzzer.

/*  CODificador morse
 *   recibe un mensaje y controla un buzzer en pin 9
 *   equivale: estructura de datos char y string
 *   funciones: codificar y decodificar
 */

// PIN para el LED, led integrado = 13
#define PIN_LED 13
#define PIN_BUZZER 9
#define NOTA 440
//Duración de un símbolo en  ms
#define DURACION 100

void setup(){
  pinMode( PIN_LED, OUTPUT );
  pinMode( PIN_BUZZER, OUTPUT );
  digitalWrite( PIN_LED, LOW );
}

void loop(){
  String mensaje = "SOS   ";
  String mensajemorse;
  char simbolo;
  int n;
  mensajemorse = codifica(mensaje);
  // Transmite el mensaje
  n = mensajemorse.length();
  for(int i=0; i<=n; i++){
    simbolo = mensajemorse[i];
    morseLedTx(simbolo);
  }
}

void morseLedTx(char simbolo){
    if (simbolo == '.'){
      digitalWrite( PIN_LED, HIGH );
      tone(PIN_BUZZER, NOTA, DURACION);
      delay( DURACION );
      digitalWrite( PIN_LED, LOW );
      delay( DURACION );
    }
    if (simbolo == '-'){
      digitalWrite( PIN_LED, HIGH );
      tone(PIN_BUZZER, NOTA, DURACION*3);
      delay( DURACION*3 );
      digitalWrite( PIN_LED, LOW );
      delay( DURACION );
    }
    if (simbolo == ' ') {
      delay( DURACION );
    }
}

// Equivalente letra a código Morse. Estructura de datos
static const struct {const char letra, *codigo;} equivale[] =
{
  { 'A', ".-" }, { 'B', "-..." }, { 'C', "-.-." }, 
  { 'D', "-.." }, { 'E', "." }, { 'F', "..-." }, 
  { 'G', "--." }, { 'H', "...." }, { 'I', ".." },
  { 'J', ".---" }, { 'K', "-.-" }, { 'L', ".-.." },
  { 'M', "--" }, { 'N', "-." }, { 'O', "---" }, 
  { 'P', ".--." }, { 'Q', "--.-" }, { 'R', ".-." },
  { 'S', "..." }, { 'T', "-" }, { 'U', "..-" }, 
  { 'V', "...-" }, { 'W', ".--" }, { 'X', "-..-" },
  { 'Y', "-.--" }, { 'Z', "--.." }, 
  { ' ', " " },   //espacio entre palabras 
  { '1', ".----" }, { '2', "..---" }, { '3', "...--" },
  { '4', "....-" }, { '5', "....." }, { '6', "-...." }, 
  { '7', "--..." }, { '8', "---.." }, { '9', "----." }, 
  { '0', "-----" },
  { '.', ".–.–.–" }, { ',', "--..--" }, { '?', "..--.." },
  { '!', "-.-.--" }, { ':', "---..." }, { ';', "-.-.-." }, 
  { '(', "-.--." }, { ')', "-.--.-" }, { '"', ".-..-." },
  { '@', ".--.-." }, { '&', ".-..." },
};

String codifica(String mensaje){
  String mensajemorse = "";
  int i, j, n, m;
  bool encontre;
  n = mensaje.length();
  m = (sizeof equivale / sizeof *equivale);
  for( i = 0; i<n; i++ ){
    encontre = 0;
    j=0;
    while(j<m and encontre==0){
      if(toupper(mensaje[i]) == equivale[j].letra){
        mensajemorse += equivale[j].codigo;
        encontre=1;
       }
      j++;
    }
    mensajemorse += " "; //separador de caracteres
  }
  return mensajemorse;  
}

Referencia: https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/advanced-io/tone/

Morse Deco – mensaje morse

decodificador de un mensaje en morse, al puerto serial

Puede visualizar el mensaje en la ventana del monitor Serial o algun programa que capture los datos.

/*  DECOdificador morse
 *   recibe un mensajemorse
 *   equivale: estructura de datos char y string
 *   funciones: codifica y decodifica
 */

// PIN para el LED, led integrado = 13
#define PIN_LED 13
//Duración de un símbolo en  ms
#define DURACION 250

void setup(){
  pinMode( PIN_LED, OUTPUT );
  digitalWrite( PIN_LED, LOW );
  Serial.begin(9600);
}

void loop(){
  String mensajemorse = ". ... .--. --- .-..   .. -- .--. ..- .-.. ... .- -. -.. ---   .-.. .-   ... --- -.-. .. . -.. .- -..   -.. . .-..   -.-. --- -. --- -.-. .. -- .. . -. - --- ";
  String mensaje;
  mensaje = decodifica(mensajemorse);
  Serial.println(mensaje);
  Serial.println(mensajemorse);
  delay(1500);
}

// Equivalente letra a código Morse. Estructura de datos
static const struct {const char letra, *codigo;} equivale[] =
{
  { 'A', ".-" }, { 'B', "-..." }, { 'C', "-.-." }, 
  { 'D', "-.." }, { 'E', "." }, { 'F', "..-." }, 
  { 'G', "--." }, { 'H', "...." }, { 'I', ".." },
  { 'J', ".---" }, { 'K', "-.-" }, { 'L', ".-.." },
  { 'M', "--" }, { 'N', "-." }, { 'O', "---" }, 
  { 'P', ".--." }, { 'Q', "--.-" }, { 'R', ".-." },
  { 'S', "..." }, { 'T', "-" }, { 'U', "..-" }, 
  { 'V', "...-" }, { 'W', ".--" }, { 'X', "-..-" },
  { 'Y', "-.--" }, { 'Z', "--.." }, 
  { ' ', " " },   //espacio entre palabras 
  { '1', ".----" }, { '2', "..---" }, { '3', "...--" },
  { '4', "....-" }, { '5', "....." }, { '6', "-...." }, 
  { '7', "--..." }, { '8', "---.." }, { '9', "----." }, 
  { '0', "-----" },
  { '.', ".–.–.–" }, { ',', "--..--" }, { '?', "..--.." },
  { '!', "-.-.--" }, { ':', "---..." }, { ';', "-.-.-." }, 
  { '(', "-.--." }, { ')', "-.--.-" }, { '"', ".-..-." },
  { '@', ".--.-." }, { '&', ".-..." },
};

String decodifica(String mensajemorse){
  String simbolo, mensaje = "";
  bool encontre = 0;
  int j ,n, m, desde, proximo,cuenta;
  n = mensajemorse.length();
  m = sizeof equivale / sizeof *equivale;
  desde = 0;
  proximo = mensajemorse.indexOf(' ', desde);
  while(desde<n){
    //Busca equivalente
    encontre = 0;
    simbolo = mensajemorse.substring(desde, proximo);
    j = 0;
    while(j < m && encontre==0){
      if(simbolo == equivale[j].codigo){
        mensaje += equivale[j].letra;
        encontre = 1;
      }
      j++;
    }
    desde = proximo+1;
    // Espacios entre palabras
    proximo = mensajemorse.indexOf(' ', desde);
    while(mensajemorse[desde] == ' ' && mensajemorse[proximo+1]== ' '){
       proximo ++;
    }
  }
  return mensaje;
}

Morse Codec – LED

Codificador texto a morse.
Usando un LED para la señal morse. El led mas sencillo de usar es el incorporado en el Arduino.

Tareas por realizar:

  • usar un tono en un parlante o buzzer/zumbador.
  • usar un laser para transmitir la señal a distancias con linea de vista
  • usar un transmisor inalámbrico para transmitir la señal
  • Probar con un Xbee
  • analizar la secuencia de datos con un modelo de Cadena de Markov
/*  CODificador morse
 *   recibe un mensaje
 *   equivale: estructura de datos char y string
 *   funciones: codificar y decodificar
 */

// PIN para el LED, led integrado = 13
#define PIN_LED 13
//Duración de un símbolo en  ms
#define DURACION 250

void setup(){
  pinMode( PIN_LED, OUTPUT );
  digitalWrite( PIN_LED, LOW );
}

void loop(){
  String mensaje = "SOS ";
  String mensajemorse;
  char simbolo;
  int n;
  mensajemorse = codifica(mensaje);
  // Transmite el mensaje
  n = mensajemorse.length();
  for(int i=0; i<=n; i++){
    simbolo = mensajemorse[i];
    morseLedTx(simbolo);
  }
}

void morseLedTx(char simbolo){
    if (simbolo == '.'){
      digitalWrite( PIN_LED, HIGH );
      delay( DURACION );
      digitalWrite( PIN_LED, LOW );
      delay( DURACION );
    }
    if (simbolo == '-'){
      digitalWrite( PIN_LED, HIGH );
      delay( DURACION*3 );
      digitalWrite( PIN_LED, LOW );
      delay( DURACION );
    }
    if (simbolo == ' ') {
      delay( DURACION );
    }
}

// Equivalente letra a código Morse. Estructura de datos
static const struct {const char letra, *codigo;} equivale[] =
{
  { 'A', ".-" }, { 'B', "-..." }, { 'C', "-.-." }, 
  { 'D', "-.." }, { 'E', "." }, { 'F', "..-." }, 
  { 'G', "--." }, { 'H', "...." }, { 'I', ".." },
  { 'J', ".---" }, { 'K', "-.-" }, { 'L', ".-.." },
  { 'M', "--" }, { 'N', "-." }, { 'O', "---" }, 
  { 'P', ".--." }, { 'Q', "--.-" }, { 'R', ".-." },
  { 'S', "..." }, { 'T', "-" }, { 'U', "..-" }, 
  { 'V', "...-" }, { 'W', ".--" }, { 'X', "-..-" },
  { 'Y', "-.--" }, { 'Z', "--.." }, 
  { ' ', " " },   //espacio entre palabras 
  { '1', ".----" }, { '2', "..---" }, { '3', "...--" },
  { '4', "....-" }, { '5', "....." }, { '6', "-...." }, 
  { '7', "--..." }, { '8', "---.." }, { '9', "----." }, 
  { '0', "-----" },
  { '.', ".–.–.–" }, { ',', "--..--" }, { '?', "..--.." },
  { '!', "-.-.--" }, { ':', "---..." }, { ';', "-.-.-." }, 
  { '(', "-.--." }, { ')', "-.--.-" }, { '"', ".-..-." },
  { '@', ".--.-." }, { '&', ".-..." },
};

String codifica(String mensaje){
  String mensajemorse = "";
  int i, j, n, m;
  bool encontre;
  n = mensaje.length();
  m = (sizeof equivale / sizeof *equivale);
  for( i = 0; i<n; i++ ){
    encontre = 0;
    j=0;
    while(j<m and encontre==0){
      if(toupper(mensaje[i]) == equivale[j].letra){
        mensajemorse += equivale[j].codigo;
        encontre=1;
       }
      j++;
    }
    mensajemorse += " "; //separador de caracteres
  }
  return mensajemorse;  
}