RP2040 Minimalist HF Transceiver คืออะไร?

เป็น Homebrew HF Radio Prototype ที่ Riyas สร้างขึ้น เพื่อทดลองแนวทาง Digital-first Radio

แทนที่จะสร้าง Analog Signal Chain หลาย Stage ผู้สร้างเลือกใช้ IC และ Breakout Module ที่ Integration สูง เพื่อให้ Software รับภาระงานมากขึ้น

ผู้สร้างเรียกตัวเองว่า กำลังทำ “Sandbox” สำหรับทดลอง, เปลี่ยน Module และแก้ Architecture ได้ง่าย มากกว่าจะทำ Rig สำเร็จรูป เพื่อแข่งกับวิทยุที่ Optimize มาแล้ว อย่าง QMX หรือ QDX

ทำไมถึงเรียกว่า Minimalist ทั้งที่ Software ไม่ได้เล็กเลย?

Minimalist ในที่นี้ ไม่ได้แปลว่า Code มีไม่กี่บรรทัด

แต่หมายถึงการลดจำนวน External Hardware Block ที่ต้องต่อเพิ่ม

ตัวอย่างชัดที่สุดคือ Digital Mode Station ทั่วไป อาจต้องมี:

• Radio
• USB Serial Interface
• Sound Card
• Audio Input Cable
• Audio Output Cable
• PTT / CAT Connection

แต่ Project นี้พยายามให้ RP2040 จัดการ USB Audio และ CAT ในสายเส้นเดียว

Hardware จึงดู Minimal แต่ Software Stack กลับต้องทำหน้าที่มากขึ้น

3 ชิปหลัก แต่แบ่งงานกันค่อนข้างชัด

System Architecture: Signal เดินทางอย่างไร?

ฝั่ง Receive

ฝั่ง Transmit

ส่วน GP10 ใช้ควบคุม RX/TX State เพื่อสลับเส้นทางของระบบระหว่าง Receive และ Transmit

RP2040 ไม่ได้ทำหน้าที่แค่ “เป็น Arduino แทน”

ใน Project นี้ RP2040 เป็นแกนของ System Integration

มันต้องจัดการพร้อมกันทั้ง:

• I2C ไปยัง Si5351, Si4732 และ OLED
• Rotary Encoder
• RX/TX Sequencing
• CW Key
• Sidetone PWM
• Band Filter Selection
• Status LED
• ADC Audio Capture
• USB Audio
• CAT Control
• Beacon และ Digital Mode Logic

เพราะฉะนั้นจุดเด่นของ RP2040 ใน Project นี้ ไม่ใช่แค่ราคาหรือจำนวน GPIO แต่เป็นการนำ Processing, DMA, USB และ Dual-core มาใช้กับ Radio Architecture ที่เน้น Software

Dual-core ถูกแบ่งงานยังไง?

Creator Source อธิบายแนวทางแบ่งงานว่า:

Core 1

เน้น ADC / DMA Audio Capture ซึ่งเป็นงานที่ต้องรักษา Timing และ Flow ของ Audio ให้ต่อเนื่อง

Core 0

จัดการ:

• OLED
• Rotary Encoder
• Beacon Sequence
• USB Traffic
• User Interface

Si5351 — ชิปเล็กที่รับบท VFO

Si5351 เป็น Programmable Clock Generator ที่ถูกใช้ในงาน RF บ่อยกว่าหน้าที่ Clock Digital Circuit แบบดั้งเดิม

ใน Project นี้ ใช้เป็น Frequency Source ทางฝั่ง Transmit

สำหรับ Digital Mode Firmware สามารถเปลี่ยน Frequency เพื่อสร้าง FSK ตาม Tone ที่ต้องการ

Current Project Source ยังกล่าวถึง Routine สำหรับ Continuous FSK Frequency Tracking ใน FT8 / WSPR และการ Tune Si5351 แบบรวดเร็ว

Si4732 — ฝั่งรับที่ Integration สูง

ฝั่ง Receive ใช้ Si4732 เพื่อลดจำนวน Analog Block ที่ต้องสร้างเอง

Source ของผู้สร้างระบุ Receive Coverage สำหรับ:

• AM
• FM
• Shortwave
• SSB Receive ผ่าน Patch

Audio Output จาก Receiver ถูกส่งต่อไปยัง ADC ของ RP2040 เพื่อ Digitize อีกครั้ง ก่อนเข้า USB Audio

นี่คือเหตุผลที่ Hackaday มอง Architecture นี้ว่าน่าสนใจ: Receiver มีการประมวลผลแบบ Integrated อยู่แล้ว แต่ Output Audio ยังถูก Digitize ต่อโดย RP2040 เพื่อเชื่อมกับ PC

USB เส้นเดียวทำอะไรบ้าง?

นี่คือ Feature ที่ทำให้ Minimalist Concept เห็นภาพชัดที่สุด

USB Audio

Creator Source ระบุ UAC2 Bidirectional Audio แบบ 24-bit / 48 kHz

ทำให้ Computer สามารถเห็น Radio เป็น Digital Audio Device โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่ม External Sound Card ใน Architecture นี้

CAT Control

USB Connection เดียวกัน ยังใช้ CAT สำหรับสั่ง Frequency, Mode, RX/TX และอ่านสถานะ ตาม Command Subset ที่ Firmware Implement ไว้

Creator ระบุ Kenwood TS-480 CAT Command Subset เป็น Interface หลัก

FT8, WSPR และ CW คือ Scope หลักของ Project

FT8

Project ใช้ Digital Audio / FSK Architecture เพื่อทำงานร่วมกับ Software สำหรับ FT8

Creator ยกตัวอย่าง:

• WSJT-X
• qFT8
• FT8CN
• FT8TW

WSPR

Firmware รองรับ WSPR และผู้สร้างยังทำ Stand-alone Beacon Mode สำหรับ FT8 / WSPR

แนวคิดคือ หลังตั้งค่าแล้ว Radio สามารถทำ Beacon โดยไม่ต้องมี PC ทำงานอยู่ตลอดเวลา

CW

มี CW Straight Key Input และ Sidetone Output 700 Hz

Creator ยังเพิ่ม Type-to-Talk CW Terminal ที่ให้พิมพ์ข้อความผ่าน Serial Terminal แล้ว Firmware ส่ง Morse Code ตาม Timing ของระบบ

RP2040 Pin Mapping จาก Technical Source

ทำไม Audio เข้า GP26 ต้อง Bias ไว้ที่ 1.65V?

Analog Audio มีช่วงสัญญาณที่สามารถแกว่งด้านบวกและด้านลบ รอบจุดอ้างอิงของมัน

แต่ ADC ของ RP2040 ในวงจรนี้ทำงานใน Window ที่อ้างอิง 0–3.3V

Creator จึงใช้ Resistor Divider 10 kΩ + 10 kΩ เพื่อสร้าง Midpoint ประมาณ:

1.65V

ทำให้ AC Audio ถูกวางอยู่รอบกลาง ADC Window แทนการแกว่งลงไปด้านแรงดันติดลบ

RX กับ TX ไม่ได้ใช้ชิปเดียวกันทำทุกอย่าง

ถึงจะเรียกว่า Transceiver แต่ Architecture ไม่ได้ใช้ “Single Transceiver IC” จบทุกอย่าง

Receive Path

Si4732 ทำหน้าที่ Receiver แล้วส่ง Analog Audio ไป RP2040

Transmit Path

Si5351 สร้าง Frequency ก่อนผ่าน Driver / Power Amplifier และ Low-Pass Filter

RX/TX Switching

GP10 ใช้เป็น Control Line สำหรับ RX/TX Sequencing

Creator Source ระบุว่า Prototype ใช้ BS170 ใน RX/TX Antenna Switching Path แต่แนะนำให้พิจารณา Relay หรือทางเลือกอื่น หากขยับไปใช้กำลังสูงกว่า

LPF ไม่ใช่ของแถม — ไม่มี Filter ห้ามคิดว่า TX Band ไหนก็ได้

Prototype Source ระบุ Hardware LPF สำหรับสอง Band

จุดสำคัญคือ Output จาก Si5351 มีลักษณะ Square-wave ซึ่งสามารถสร้าง Harmonic ที่ไม่ต้องการได้

LPF จึงทำหน้าที่ ลด Harmonic ก่อนสัญญาณออก Antenna

อะไรคือ Trade-off ของ Minimalist Design?

1. TX Filter มีจำกัด

Prototype มี Filter สำหรับ Band ที่เลือกไว้ ไม่ได้มี Filter Bank ครบทุก Band แบบ Commercial Rig

2. Antenna ที่เหมาะกับ HF อาจไม่เหมาะกับ FM

Si4732 รับได้กว้าง แต่ Antenna จริง มีข้อจำกัดตามช่วงความถี่

Source ยกตัวอย่างว่า Long-wire / HF Dipole อาจทำงานดีใน Shortwave แต่รับ Strong Local FM จนอาจ Overload Receiver ได้

3. Audio เป็น Single-ended

Audio จาก Si4732 ไปยัง GP26 เป็น Single-ended

ผู้สร้างระบุว่า Path นี้มีโอกาสรับ Digital Noise จาก OLED และ Clock ของ RP2040

จึงควรรักษา Audio Trace ให้สั้นและ Grounding ดี ตามคำแนะนำต้นฉบับ

4. Receiver Filtering ไม่ใช่ Full SDR DSP

Si4732 มี Internal Bandwidth Filter แต่ Source ระบุว่า ไม่ได้ปรับ Passband ได้อย่างอิสระเท่าระบบ SDR ที่มี Custom DSP Filter

Digital + CW only หรือมี SSB แล้ว? ต้องแยก Version ให้ชัด

Hackaday วันที่ 3 กันยายน 2026 อธิบาย Project ว่า:

Digital Modes + CW only

หน้า Project เดือนมิถุนายน ก็ระบุ Known Limitation ว่า Design รุ่นนั้น ไม่รองรับ SSB Voice TX

แต่ Repository Snapshot ที่ใช้ตรวจบทความนี้ ได้พัฒนาต่อไปแล้ว และ README แสดง Feature สำหรับ SSB TX รวมถึง GP13 สำหรับ SSB TX amplitude envelope PWM

ต้องสั่ง PCB ก่อนถึงจะเล่น Project นี้ได้ไหม?

ไม่จำเป็นตามแนวคิดของผู้สร้าง

Creator อธิบายว่า Architecture ใช้ Breakout Module ที่หาได้ทั่วไป ทำให้ทดลอง Wiring บน Stripboard หรือ Prototype Board ได้ โดยไม่จำเป็นต้องเริ่มจาก Multilayer PCB

Hardware Block หลักที่ควรเข้าใจก่อนคือ:

• RP2040 Board
• Si5351 Module
• Si4732 Receiver Module
• OLED
• Rotary Encoder
• RX/TX Switching
• PA
• Band LPF

ผู้สร้างแจกอะไรให้บ้าง?

หน้า Project มี Attachment สำหรับศึกษาต่อหลายส่วน

• Schematic PDF
• Gerber Files
• Interactive BOM
• Firmware
• Source Code

ก่อนสั่ง PCB ผู้สร้างเองบอกว่ายังมีอะไรต้องแก้?

Project Page มี List ของสิ่งที่ผู้สร้างต้องการปรับ ซึ่งช่วยให้เราไม่เข้าใจผิดว่า PCB นี้ Final แล้ว

• เพิ่ม 10 nF Capacitor ที่ CLK0 Output ไปยัง Driver IC
• ตรวจ I2C Trace ให้ไปถึงทุก Chip ถูกต้อง
• ตรวจ Si4732 Reset Line เพราะสำคัญต่อ I2C Communication
• OLED และ Encoder สามารถเพิ่ม Noise / Glitch ใน Audio Stream หากยัง Optimize Timing ไม่ดี
• ตรวจ GPIO สำหรับ RX/TX, Band Control และ CW
• เพิ่ม Key Shaping Circuit หากใช้ CW
• RX Path ยังมี Capacitor ที่สามารถปรับเพื่อ Reception
• BS170 ใน Antenna Switching เหมาะกับกำลังต่ำกว่า และ Source แนะนำทางเลือกอย่าง Relay สำหรับกำลังสูงขึ้น

Code มีหลาย Feature — เปิดทีละส่วนดีกว่าเปิดทุกอย่างพร้อมกัน

Repository ปัจจุบัน แบ่ง Project ออกเป็น Module เช่น DSP, Hardware Abstraction, Radio, UI และ USB

README ยังแนะนำ Staged Bring-up เพื่อ Test ระบบทีละระดับ ก่อนเปิด Feature ทั้งหมด

ตัวอย่าง Feature Flag ที่ Repository แสดงไว้:

// #define FEATURE_SSB_PATCH
// #define FEATURE_SSB_TX
// #define FEATURE_FT8_WSPR
// #define FEATURE_CW_DECODER
// #define FEATURE_FLASH_SAVE
// #define FEATURE_DUAL_CORE

ทำไม Hackaday ถึงแซวว่า Si5351 Program น่าปวดหัว?

Si5351 สามารถสร้าง Frequency ได้ยืดหยุ่นมาก แต่ความยืดหยุ่นนั้น แลกมากับเรื่อง PLL, Divider และ Register Configuration

Hackaday เคยเขียนบทความ Finally, Tame The Si5351! เกี่ยวกับ Library ที่ช่วยให้เข้าถึงการตั้งค่าของ Si5351 ได้เป็นระบบขึ้น

แต่ Library ในบทความนั้น ถูกทำมาสำหรับ STM32 ไม่ใช่ RP2040 แบบ Drop-in

Hackaday ระบุว่า หาก Port ไป Architecture อื่น อย่างน้อยต้องปรับส่วน I2C ให้เข้ากับ Hardware ใหม่

อ่านเพิ่มเติมได้ที่ ทำความเข้าใจว่าทำไม Si5351 ถึงตั้งค่ายุ่ง และ Library ช่วยอะไรได้บ้าง

ดู Video ของ Prototype เพิ่มเติม

เพื่อไม่ให้หน้า Blog โหลด Video หลายตัวทันที Media เพิ่มเติมทั้งหมด ถูกซ่อนด้วย Pure CSS View more

Maker ไทยได้อะไรจาก Project นี้ แม้ไม่ได้จะออกอากาศ?

ถ้ามองให้กว้างกว่า Ham Radio Project นี้เป็นตัวอย่าง Embedded System ที่รวม Analog, Digital, USB และ Real-time Processing ไว้ด้วยกัน

1. เรียนรู้ I2C Shared Bus

Si5351, Si4732 และ OLED แชร์ I2C Bus เดียว ทำให้เห็นการจัด Address และ Reset / Initialization ของหลาย Device

2. เรียนรู้ ADC Bias

Audio Input บังคับให้เข้าใจว่า Analog Signal ต้องถูกปรับระดับ ให้เข้ากับ ADC Window ของ MCU

3. เรียนรู้ Dual-core

แทนที่จะใช้ Core ทั้งสองแบบสุ่ม ๆ Project แยก Audio Processing จาก UI / USB ตามลักษณะงาน

4. เรียนรู้ USB Device

RP2040 ไม่ได้ทำ Serial อย่างเดียว แต่ถูกใช้เป็น USB Audio + CAT Interface

5. เรียนรู้ Hardware / Software Co-design

เพิ่ม Band ไม่ได้หมายถึงแก้ Code อย่างเดียว เพราะต้องมี Filter Hardware ที่รองรับ Band นั้นด้วย

ก่อนกด TX จริง ต้องเช็กมากกว่าแค่ Code Compile ผ่าน

RF Project ต่างจาก Sensor Project ทั่วไป เพราะ Output ไม่ได้อยู่แค่บนสายไฟภายในบอร์ด แต่สามารถถูกส่งออกทาง Antenna

อย่างน้อยควรตรวจ:

• Band ที่จะใช้ มี LPF Hardware รองรับจริง
• Output Spectrum และ Harmonic ถูกกรองเหมาะสม
• PA และ Transistor อยู่ใน Operating Condition ที่เหมาะสม
• Antenna / Load เหมาะกับ Frequency และ Power
• RX/TX Switching ทำงานถูกต้อง
• GPIO / Filter Selection ตรงกับ Hardware Revision
• Schematic Revision ตรงกับ Firmware ที่ใช้
• ตรวจข้อกำหนดและสิทธิ์ในการส่งสัญญาณวิทยุ ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานจริงในประเทศไทย

Project นี้พัฒนาเร็ว — Build จริงควรเปิด Source ต้นฉบับควบคู่กัน

Hackaday ให้ภาพรวมได้ดี แต่รายละเอียด Hardware, Pin Mapping, Revision, Prototype Limitation และ Firmware อยู่ฝั่ง Creator / Repository มากกว่า

FAQ: RP2040 Minimalist HF Transceiver

Minimalist ที่จริงคือการย้ายความซับซ้อนจาก Hardware ไป Software

จุดที่น่าสนใจที่สุดของ Project นี้ อาจไม่ใช่จำนวนชิ้นส่วนที่ลดลง แต่คือการตัดสินใจว่า งานไหนควรอยู่ใน Silicon และงานไหนยังต้องอยู่ใน RF Hardware

Audio Interface ย้ายเข้า RP2040

CAT Interface ย้ายเข้า USB Stack

Receiver ย้ายภาระหลายอย่างให้ Si4732

VFO ย้ายไป Si5351

แต่เมื่อถึง PA, LPF, Antenna และ Harmonic Suppression โลกของ RF Hardware ก็ยังหนีไม่พ้น

นั่นทำให้ Project นี้ เป็นตัวอย่างที่ดีของ Hardware / Software Co-design สำหรับ Maker มากกว่าเป็นแค่ “วิทยุ RP2040 อีกหนึ่งตัว”

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

• Hackaday — A Thoroughly Modern Minimalist Transceiver
• Riyas — The RP2040 Minimalist HF Transceiver
• Riyas — RP2040 HF Transceiver Source Repository
• RP2040 Minimalist HF Transceiver — Schematic PDF
• Hackaday — Finally, Tame The Si5351!