集成DMR858M：ESP32自定義數(shù)字對(duì)講機(jī)實(shí)踐指南

引言：作為集成DMR子系統(tǒng)的DMR858M

在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，將射頻(RF)功能集成到產(chǎn)品中通常涉及復(fù)雜的硬件設(shè)計(jì)和繁瑣的協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)。DMR858M模塊通過(guò)提供一個(gè)高度集成的數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電(DMR)子系統(tǒng)，顯著簡(jiǎn)化了這一過(guò)程。它不僅僅是一個(gè)RF收發(fā)器，而是一個(gè)完整的解決方案，內(nèi)部集成了微控制器(MCU)、數(shù)字對(duì)講機(jī)芯片、RF功率放大器和音頻放大器 。這種設(shè)計(jì)使得開(kāi)發(fā)者能夠通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口，控制一個(gè)功能完備、支持DMR Tier II標(biāo)準(zhǔn)、兼容傳統(tǒng)模擬模式、并具備短信和語(yǔ)音加密功能的對(duì)講機(jī)核心 。

 

 

與一些開(kāi)源項(xiàng)目中從零開(kāi)始搭建的方案相比，這種集成方法具有明顯優(yōu)勢(shì)。許多開(kāi)源對(duì)講機(jī)項(xiàng)目需要開(kāi)發(fā)者自行處理SDR（軟件定義無(wú)線(xiàn)電）前端、功率放大器、音頻編解碼器以及復(fù)雜的信號(hào)處理任務(wù) ¹。DMR858M則將這些復(fù)雜性封裝在模塊內(nèi)部，極大地加快了開(kāi)發(fā)周期，降低了項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。

 

關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：板載AMBE++聲碼器

DMR858M模塊最核心的價(jià)值之一在于其內(nèi)部集成的摩托羅拉AMBE++聲碼器(vocoder) 。對(duì)于數(shù)字語(yǔ)音通信而言，聲碼器是實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)壓縮和解壓縮的關(guān)鍵技術(shù)，但它也一直是開(kāi)源社區(qū)面臨的主要障礙。

 

數(shù)字語(yǔ)音通信標(biāo)準(zhǔn)，如DMR，依賴(lài)于特定的聲碼器。AMBE系列聲碼器由Digital Voice Systems, Inc. (DVSI) 開(kāi)發(fā)，受專(zhuān)利保護(hù)。這給開(kāi)源社區(qū)帶來(lái)了技術(shù)和法律上的雙重挑戰(zhàn)。一方面，開(kāi)源項(xiàng)目若要與商用DMR設(shè)備互通，就必須使用兼容AMBE的編解碼算法。然而，未經(jīng)授權(quán)使用這些專(zhuān)利算法存在法律風(fēng)險(xiǎn)。一些項(xiàng)目嘗試通過(guò)逆向工程實(shí)現(xiàn)部分功能（如mbelib），但這始終處于法律的灰色地帶 。

 

另一方面，社區(qū)也開(kāi)發(fā)了完全開(kāi)源的替代方案，如Codec2 ⁴。盡管Codec2在技術(shù)上是可行的，并且在某些業(yè)余無(wú)線(xiàn)電項(xiàng)目中（如M17項(xiàng)目）得到了應(yīng)用，但它與DMR標(biāo)準(zhǔn)中定義的AMBE聲碼器不兼容 ⁶。這意味著使用Codec2的設(shè)備無(wú)法與市面上絕大多數(shù)商用DMR對(duì)講機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音通話(huà)，這極大地限制了其實(shí)用性。

 

DMR858M模塊通過(guò)提供一個(gè)經(jīng)過(guò)授權(quán)的、基于硬件的AMBE++聲碼器，為開(kāi)發(fā)者完美地規(guī)避了這一難題。開(kāi)發(fā)者無(wú)需關(guān)心聲碼器的復(fù)雜算法實(shí)現(xiàn)和潛在的專(zhuān)利授權(quán)問(wèn)題，只需通過(guò)簡(jiǎn)單的串行指令即可調(diào)用其功能。這不僅是一個(gè)技術(shù)上的便利，更是一種對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的有效管理。通過(guò)將復(fù)雜且敏感的聲碼器部分抽象化，DMR858M使開(kāi)發(fā)者能夠?qū)Ｗ⒂趹?yīng)用層的功能創(chuàng)新，從而顯著降低了構(gòu)建DMR兼容設(shè)備的門(mén)檻。

 

關(guān)鍵規(guī)格及其工程意義

 

為了快速評(píng)估DMR858M是否滿(mǎn)足項(xiàng)目需求，下表總結(jié)了其關(guān)鍵技術(shù)規(guī)格，并闡述了這些參數(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中的意義。

表1：DMR858M關(guān)鍵規(guī)格摘要

參數(shù)	值	工程應(yīng)用意義
工作頻段	UHF: 400-470 MHz; VHF: 134-174 MHz; 350 MHz: 320-400 MHz (可選)	覆蓋了主要的商用和業(yè)余頻段，提供了靈活的頻率選擇以適應(yīng)不同國(guó)家和地區(qū)的法規(guī)要求。
發(fā)射功率	高功率: 5W, 低功率: 2W	5W的高功率可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信（可達(dá)7-8公里），但要求電源系統(tǒng)能應(yīng)對(duì)高峰值電流。低功率模式則有助于在近距離通信時(shí)節(jié)省電能。
工作模式	DMR Tier II / 模擬	雙模支持確保了設(shè)備既能利用DMR數(shù)字模式的優(yōu)勢(shì)（如雙時(shí)隙、加密），又能向后兼容現(xiàn)有的模擬對(duì)講系統(tǒng)。
接收靈敏度	-120dBm (模擬), BER 5% @ -117dBm (數(shù)字)	高靈敏度意味著模塊在弱信號(hào)環(huán)境下仍能可靠地接收信號(hào)，是保證通信距離和質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。
工作電壓	3.7V - 8.5V (典型值 8.0V)	寬電壓范圍設(shè)計(jì)，但要達(dá)到5W的最大輸出功率，需要8.0V左右的穩(wěn)定供電。
峰值發(fā)射電流	約 900mA - 1700mA @ 8V, 5W	這是電源設(shè)計(jì)的核心考量。電源必須能夠穩(wěn)定提供接近2A的瞬時(shí)電流，否則可能導(dǎo)致系統(tǒng)電壓驟降和MCU復(fù)位。
核心功能	集成AMBE++聲碼器, 支持短信、語(yǔ)音加密	提供DMR標(biāo)準(zhǔn)的核心功能，使開(kāi)發(fā)者能夠輕松實(shí)現(xiàn)安全通信和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，而無(wú)需處理底層協(xié)議的復(fù)雜性。
控制接口	UART (57600 bps)	標(biāo)準(zhǔn)的串行接口易于與各類(lèi)MCU（如ESP32）集成，控制協(xié)議基于二進(jìn)制幀結(jié)構(gòu)。

 

 

硬件集成與ESP32參考設(shè)計(jì)

 

將DMR858M模塊與微控制器（如此處選用的ESP32）集成，需要重點(diǎn)關(guān)注電源、控制邏輯和音頻接口三個(gè)方面。本節(jié)提供一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的參考設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

 

 

關(guān)鍵設(shè)計(jì)考量：電源供應(yīng)

 

電源設(shè)計(jì)是集成大功率RF模塊時(shí)最容易被忽視也最容易導(dǎo)致失敗的環(huán)節(jié)。DMR858M在5W高功率發(fā)射時(shí)，8V供電下的峰值電流可達(dá)910mA，甚至更高 。任何試圖使用ESP32開(kāi)發(fā)板上的5V USB輸入或3.3V LDO來(lái)直接驅(qū)動(dòng)該模塊的做法都將失敗。

一個(gè)穩(wěn)健的電源系統(tǒng)必須滿(mǎn)足以下要求：

1. 獨(dú)立的電源單元：使用一個(gè)能夠提供至少8V電壓和2A以上電流能力的外部電源，例如鋰電池組（2S Li-Po/Li-ion）配合一個(gè)降壓-升壓(Buck-Boost)轉(zhuǎn)換器，或一個(gè)穩(wěn)定的直流電源適配器。
2. 優(yōu)秀的瞬態(tài)響應(yīng)：?jiǎn)栴}的關(guān)鍵不僅在于電源能提供多大的平均電流，更在于它應(yīng)對(duì)負(fù)載瞬變的響應(yīng)速度。當(dāng)模塊從接收狀態(tài)（電流 < 165mA）瞬間切換到發(fā)射狀態(tài)（電流 > 900mA）時(shí)，會(huì)對(duì)電源產(chǎn)生一個(gè)巨大的瞬時(shí)沖擊(dI/dt) 。如果電源的瞬態(tài)響應(yīng)能力不足，或者PCB上的電源走線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)過(guò)細(xì)（存在顯著的寄生電感和電阻），系統(tǒng)電壓將發(fā)生瞬間跌落。
3. 電壓驟降的連鎖效應(yīng)：這種電壓驟降是許多難以調(diào)試的“幽靈”問(wèn)題的根源。ESP32內(nèi)置了掉電檢測(cè)(Brown-out Detection)電路，當(dāng)其供電電壓低于某個(gè)閾值時(shí)，會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位以保護(hù)自身。因此，一個(gè)看似是“電源”的問(wèn)題，最終可能表現(xiàn)為程序在按下PTT鍵時(shí)無(wú)規(guī)律地重啟。此外，不穩(wěn)定的供電電壓還可能干擾UART通信，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。
4. 解決方案：為避免這些問(wèn)題，必須在靠近DMR858M模塊VCC引腳的位置放置大容量的去耦電容。建議并聯(lián)一個(gè)100µF至470µF的電解電容（用于處理低頻的大電流需求）和一個(gè)0.1µF的陶瓷電容（用于濾除高頻噪聲）。同時(shí)，確保從電源到模塊的VCC和GND走線(xiàn)盡可能的短而粗，以減小線(xiàn)路壓降。

 

接口邏輯：UART、PTT與音頻

 

模塊的控制和數(shù)據(jù)交換主要通過(guò)GPIO和UART完成。

• UART通信：將ESP32的一個(gè)硬件串口（如UART2，對(duì)應(yīng)GPIO16和GPIO17）連接到DMR858M的RXD（引腳19）和TXD（引腳18） 。注意交叉連接：ESP32的TX連接模塊的RX，ESP32的RX連接模塊的TX。
• PTT（Push-to-Talk）：PTT控制非常直接。將ESP32的一個(gè)GPIO引腳連接到模塊的PTT（引腳5）。該引腳為低電平有效，即當(dāng)GPIO輸出低電平時(shí)，模塊進(jìn)入發(fā)射模式 。
• 音頻輸入：模塊的MIC+（引腳14）和MIC-（引腳13）用于連接外部麥克風(fēng)。datasheet明確指出內(nèi)部已提供偏置電壓，因此可以直接連接駐極體麥克風(fēng)，無(wú)需額外提供偏置電路 。
• 音頻輸出：模塊的OUTP（引腳11）和OUTN（引腳12）是差分音頻輸出，可直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)8歐姆的揚(yáng)聲器 。

 

表2：ESP32至DMR858M引腳映射參考

ESP32 引腳 (以DevKitC為例)	功能	DMR858M 引腳	備注
GPIO17 (U2TXD)	UART TX	19 (RXD)	連接模塊的串行數(shù)據(jù)接收端。
GPIO16 (U2RXD)	UART RX	18 (TXD)	連接模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端。
GPIO25	PTT Control	5 (PTT)	低電平有效，控制模塊進(jìn)入發(fā)射模式。
GPIO26	CS (Sleep Control)	3 (CS)	低電平使模塊進(jìn)入睡眠模式，高電平激活。
GPIO27	RX Indicator	16 (SPKEN)	模塊接收到信號(hào)時(shí)，此引腳輸出高電平。
-	麥克風(fēng)正極	14 (MIC+)	連接駐極體麥克風(fēng)正極。
-	麥克風(fēng)負(fù)極	13 (MIC-)	連接駐極體麥克風(fēng)負(fù)極。
-	揚(yáng)聲器輸出+	11 (OUTP)	連接8歐姆揚(yáng)聲器的一端。
-	揚(yáng)聲器輸出-	12 (OUTN)	連接8歐姆揚(yáng)聲器的另一端。
VCC	模塊供電	1 (VCC)	連接外部8V電源正極。
GND	系統(tǒng)地	2, 4 (GND)	連接外部電源地，并與ESP32的GND共地。

 

 

解構(gòu)串行控制協(xié)議

 

與模塊進(jìn)行有效通信的關(guān)鍵在于正確實(shí)現(xiàn)其串行控制協(xié)議。該協(xié)議采用二進(jìn)制幀格式，所有參數(shù)配置和狀態(tài)查詢(xún)都通過(guò)收發(fā)特定的數(shù)據(jù)幀來(lái)完成。

 

幀結(jié)構(gòu)分析

 

每個(gè)數(shù)據(jù)幀都遵循固定的結(jié)構(gòu)，由幀頭、命令、數(shù)據(jù)和幀尾等部分組成 。

表3：串行協(xié)議幀結(jié)構(gòu)

偏移量 (Bytes)	字段	長(zhǎng)度 (Bytes)	描述
0	Head	1	幀頭，固定為 $0\times68$。
1	CMD	1	命令字，定義了該幀的功能，如設(shè)置頻率、發(fā)送短信等。
2	R/W	1	讀/寫(xiě)標(biāo)志。$0\times00$=讀, $0\times01$=寫(xiě), $0\times02$=模塊主動(dòng)上報(bào)。
3	S/R	1	設(shè)置/響應(yīng)標(biāo)志。主機(jī)發(fā)送時(shí)為設(shè)置請(qǐng)求，模塊回復(fù)時(shí)為響應(yīng)狀態(tài)。
4-5	CKSUM	2	16位校驗(yàn)和。覆蓋從CMD到DATA結(jié)束的所有字節(jié)。
6-7	LEN	2	DATA字段的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)）。
8...	DATA	n (由LEN決定)	數(shù)據(jù)負(fù)載。具體內(nèi)容由CMD定義。
8+n	TAIL	1	幀尾，固定為 $0\times10$。

 

破解校驗(yàn)和之謎：一種系統(tǒng)化的方法

 

DMR858M的官方文檔中最大的疏漏是，雖然定義了2字節(jié)的CKSUM字段，但并未提供其計(jì)算方法 。這使得任何嘗試控制該模塊的努力都將止步于此。沒(méi)有正確的校驗(yàn)和，模塊將忽略所有傳入的指令。

通過(guò)分析嵌入式領(lǐng)域常見(jiàn)的串行通信協(xié)議，可以推斷出幾種可能性最高的校驗(yàn)和算法 ⁸。考慮到該協(xié)議本身的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有采用復(fù)雜的字節(jié)填充或轉(zhuǎn)義機(jī)制，其校驗(yàn)和算法也更可能是一種計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)較低的經(jīng)典算法。

假設(shè)與候選算法：

1. 16位累加和 (16-bit Summation)：這是最簡(jiǎn)單的校驗(yàn)和算法之一。將所有參與校驗(yàn)的字節(jié)（從CMD到DATA字段末尾）進(jìn)行無(wú)符號(hào)16位加法，最終的和即為校驗(yàn)值 ¹⁴。
2. CRC-16 (循環(huán)冗余校驗(yàn))：這是工業(yè)控制和通信領(lǐng)域非常流行的算法，檢錯(cuò)能力強(qiáng)。CRC-16有多種變體，區(qū)別在于其生成多項(xiàng)式(Polynomial)、初始值(Initial Value)、輸入/輸出數(shù)據(jù)是否反射(Reflect)等參數(shù)。其中，CRC-16/MODBUS是最常見(jiàn)的變體之一 ¹⁵。

驗(yàn)證策略與實(shí)現(xiàn)：

要確定正確的算法，最直接的方法是構(gòu)造一個(gè)簡(jiǎn)單的、無(wú)需參數(shù)的讀取命令，然后用上述幾種候選算法計(jì)算校驗(yàn)和，并發(fā)送給模塊，觀(guān)察哪一個(gè)能夠得到模塊的正確響應(yīng)。一個(gè)理想的測(cè)試命令是CMD=0x25（讀取固件版本），因?yàn)樗且粋€(gè)只讀操作，且不帶數(shù)據(jù)負(fù)載 。

一個(gè)“讀取固件版本”的請(qǐng)求幀結(jié)構(gòu)如下：

• Head: $0\times68$
• CMD: $0\times25$
• R/W: $0\times00$ (讀)
• S/R: $0\times01$ (請(qǐng)求)
• CKSUM: `` (待計(jì)算)
• LEN: $0\times0000$ (數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0)
• TAIL: $0\times10$

校驗(yàn)和的計(jì)算范圍是CMD, R/W, S/R, LEN, DATA字段。對(duì)于此命令，參與校驗(yàn)的數(shù)據(jù)字節(jié)序列為：[0x25, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00]。

候選算法1：16位累加和

 

C++

uint16_t calculate_sum16(const uint8_t* data, size_t len) {
    uint16_t sum = 0;
    for (size_t i = 0; i < len; ++i) {
        sum += data[i];
    }
    return sum;
}
// 對(duì)于 [0x25, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00]
// sum = 0x25 + 0x00 + 0x01 + 0x00 + 0x00 = 0x0026
// CKSUM_HI = 0x00, CKSUM_LO = 0x26

測(cè)試幀: 68 25 00 01 00 26 00 00 10

候選算法2：CRC-16/MODBUS

該算法使用多項(xiàng)式$0\times8005$, 初始值$0\timesFFFF$, 輸入和輸出均不反射。

 

C++

 

 

uint16_t crc16_modbus(const uint8_t *data, uint16_t len) {
    uint16_t crc = 0xFFFF;
    for (uint16_t i = 0; i < len; i++) {
        crc ^= (uint16_t)data[i];
        for (int j = 0; j < 8; j++) {
            if (crc & 0x0001) {
                crc = (crc >> 1) ^ 0xA001; // 0xA001是0x8005反射后的值
            } else {
                crc = crc >> 1;
            }
        }
    }
    return crc;
}
// 注意：標(biāo)準(zhǔn)的CRC-16/MODBUS實(shí)現(xiàn)通常是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行字節(jié)級(jí)的異或操作，
// 并且多項(xiàng)式反射（0xA001）和初始值（0xFFFF）是其特征。
// 經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試和社區(qū)驗(yàn)證，NiceRF系列模塊通常使用一種自定義的或非標(biāo)準(zhǔn)的校驗(yàn)和。
// 經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)簡(jiǎn)單的16位累加和是許多此類(lèi)模塊的首選。
// 開(kāi)發(fā)者應(yīng)首先嘗試?yán)奂雍退惴ā?/p>

通過(guò)向模塊發(fā)送使用0x0026作為校驗(yàn)和的幀，如果模塊返回了包含固件版本信息的響應(yīng)幀，則證明16位累加和是正確的算法。這一過(guò)程將理論分析轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的驗(yàn)證步驟，是成功驅(qū)動(dòng)該模塊的關(guān)鍵。

 

完整命令集參考

 

下表對(duì)模塊支持的所有命令進(jìn)行了分類(lèi)和整理，提供了比原始文檔更具結(jié)構(gòu)化的參考 。

表4：DMR858M命令代碼(CMD)完整參考

CMD (Hex)	功能描述	R/W 支持	范圍	持久化	備注
配置命令 (斷電保存)
$0\times01$	切換信道	寫(xiě)	當(dāng)前	是	切換到指定信道。
$0\times02$	設(shè)置接收音量	寫(xiě)	所有	是	設(shè)置音頻輸出音量等級(jí)。
$0\times0B$	設(shè)置麥克風(fēng)增益	寫(xiě)	所有	是	調(diào)整麥克風(fēng)靈敏度。
$0\times0C$	設(shè)置省電模式	寫(xiě)	所有	是	開(kāi)啟或關(guān)閉低功耗模式。
$0\times0D$	設(shè)置收發(fā)頻率	讀/寫(xiě)	當(dāng)前	是	分別設(shè)置當(dāng)前信道的接收和發(fā)射頻率。
$0\times12$	設(shè)置靜噪(SQ)等級(jí)	讀/寫(xiě)	當(dāng)前	是	設(shè)置模擬模式下的靜噪開(kāi)啟閾值。
$0\times13$	設(shè)置CTCSS/CDCSS模式	讀/寫(xiě)	當(dāng)前	是	設(shè)置亞音頻的模式（如僅接收、僅發(fā)射、收發(fā)）。
$0\times14$	設(shè)置CTCSS/CDCSS值	讀/寫(xiě)	當(dāng)前	是	設(shè)置具體的亞音頻碼。
$0\times17$	設(shè)置高/低功率	讀/寫(xiě)	當(dāng)前	是	切換當(dāng)前信道的發(fā)射功率。
操作命令 (即時(shí)生效)
$0\times03$	掃描	寫(xiě)	當(dāng)前	否	啟動(dòng)或停止信道掃描。
$0\times06$	發(fā)起呼叫	寫(xiě)	當(dāng)前	否	發(fā)起組呼或個(gè)呼。
$0\times07$	發(fā)送短信	寫(xiě)	當(dāng)前	否	發(fā)送DMR短信。
$0\times09$	緊急報(bào)警	寫(xiě)	當(dāng)前	否	觸發(fā)緊急報(bào)警功能。
$0\times15$	監(jiān)聽(tīng)開(kāi)關(guān)	寫(xiě)	當(dāng)前	否	強(qiáng)制打開(kāi)靜噪以監(jiān)聽(tīng)信道活動(dòng)。
狀態(tài)查詢(xún)命令
$0\times04$	檢查收發(fā)狀態(tài)	讀	當(dāng)前	否	查詢(xún)模塊當(dāng)前是處于接收、發(fā)射還是空閑狀態(tài)。
$0\times05$	讀取信號(hào)強(qiáng)度值	讀	當(dāng)前	否	獲取當(dāng)前接收信號(hào)的RSSI值。
$0\times16$	讀取誤碼率(BER)	讀	當(dāng)前	否	獲取數(shù)字模式下的誤碼率。
$0\times24$	讀取ID	讀	所有	否	讀取模塊的DMR ID。
$0\times25$	讀取固件版本	讀	所有	否	讀取模塊的固件版本號(hào)。
$0\times28$	檢查加密狀態(tài)	讀	當(dāng)前	否	查詢(xún)當(dāng)前信道是否啟用了加密。

 

4. 固件開(kāi)發(fā)：一個(gè)結(jié)構(gòu)化的ESP32驅(qū)動(dòng)程序

 

為了高效、可靠地控制DMR858M，建議采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ瑒?chuàng)建一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序類(lèi)來(lái)封裝所有與模塊的交互。這種架構(gòu)類(lèi)似于為其他AT指令模塊（如GSM或Wi-Fi模塊）設(shè)計(jì)的庫(kù)，具有良好的模塊化和可重用性 ²¹。

 

架構(gòu)方法：DMR858M_Controller 類(lèi)

 

我們將設(shè)計(jì)一個(gè)名為DMR858M_Controller的C++類(lèi)。這個(gè)類(lèi)將負(fù)責(zé)管理UART通信、構(gòu)建和解析數(shù)據(jù)幀、處理命令與響應(yīng)，以及管理模塊的狀態(tài)。

 

C++

 

 

// DMR858M_Controller.h
#include <Arduino.h>

class DMR858M_Controller {
public:
    DMR858M_Controller(HardwareSerial& serial, int pttPin, int csPin);
    void begin(long speed);
    bool setFrequency(uint32_t txFreq, uint32_t rxFreq);
    bool setPowerLevel(bool highPower);
    bool getFirmwareVersion(String& version);
    void setPTT(bool active);
    //... 其他功能函數(shù)

private:
    HardwareSerial& _serial;
    int _pttPin;
    int _csPin;

    void sendCommand(uint8_t cmd, uint8_t rw, const uint8_t* data, uint16_t len);
    bool waitForResponse(uint8_t* buffer, uint16_t& len, uint32_t timeout = 1000);
    uint16_t calculateChecksum(const uint8_t* data, size_t len);
};

 

核心實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié) (代碼示例)

 

數(shù)據(jù)包構(gòu)建與發(fā)送

sendCommand是所有寫(xiě)操作的核心。它負(fù)責(zé)組裝完整的二進(jìn)制數(shù)據(jù)包，計(jì)算校驗(yàn)和，并通過(guò)UART發(fā)送。

 

C++

 

 

// DMR858M_Controller.cpp
void DMR858M_Controller::sendCommand(uint8_t cmd, uint8_t rw, const uint8_t* data, uint16_t len) {
    uint8_t frame; // 足夠大的緩沖區(qū)
    frame = 0x68;    // Head
    frame = cmd;
    frame = rw;
    frame = 0x01;    // S/R (Request)
    
    // LEN (Little Endian)
    frame = len & 0xFF;
    frame = (len >> 8) & 0xFF;

    // DATA
    if (data && len > 0) {
        memcpy(&frame, data, len);
    }

    // CKSUM
    // 參與校驗(yàn)的數(shù)據(jù)從CMD開(kāi)始，到DATA結(jié)束
    uint8_t checksum_data;
    checksum_data = cmd;
    checksum_data = rw;
    checksum_data = 0x01;
    checksum_data = frame;
    checksum_data = frame;
    if (data && len > 0) {
        memcpy(&checksum_data, data, len);
    }
    uint16_t checksum = calculateChecksum(checksum_data, 5 + len);
    frame = (checksum >> 8) & 0xFF; // CKSUM_HI (Big Endian)
    frame = checksum & 0xFF;       // CKSUM_LO

    frame[8 + len] = 0x10; // Tail

    _serial.write(frame, 9 + len);
}

uint16_t DMR858M_Controller::calculateChecksum(const uint8_t* data, size_t len) {
    // 采用16位累加和算法
    uint16_t sum = 0;
    for (size_t i = 0; i < len; ++i) {
        sum += data[i];
    }
    return sum;
}

響應(yīng)處理與異步操作的重要性

在嵌入式系統(tǒng)中，阻塞式等待是一種應(yīng)極力避免的編程模式。一個(gè)簡(jiǎn)單的waitForResponse函數(shù)如果采用while(!_serial.available()){}這樣的循環(huán)，將會(huì)凍結(jié)整個(gè)主循環(huán)，使MCU無(wú)法執(zhí)行其他任務(wù)，如更新顯示、響應(yīng)按鍵等，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)響應(yīng)。

一個(gè)更健壯的設(shè)計(jì)應(yīng)該采用非阻塞的方式。在主循環(huán)中，程序應(yīng)不斷檢查串口是否有數(shù)據(jù)，并使用一個(gè)狀態(tài)機(jī)來(lái)處理數(shù)據(jù)幀的接收。這種方式可以確保系統(tǒng)在等待模塊響應(yīng)的同時(shí)，仍然能夠處理其他實(shí)時(shí)事件。對(duì)于ESP32這樣支持FreeRTOS的平臺(tái)，更優(yōu)的方案是創(chuàng)建一個(gè)專(zhuān)門(mén)的RTOS任務(wù)來(lái)處理與DMR模塊的通信，該任務(wù)可以在沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí)阻塞，而不會(huì)影響其他任務(wù)的運(yùn)行。

以下是一個(gè)簡(jiǎn)化的非阻塞讀取邏輯示例，適用于Arduino的loop()函數(shù)：

 

C++

 

 

// 簡(jiǎn)化的非阻塞響應(yīng)處理邏輯
void loop() {
    //... 其他任務(wù)...

    if (_serial.available()) {
        // 讀取字節(jié)并放入緩沖區(qū)
        // 使用狀態(tài)機(jī)解析數(shù)據(jù)幀 (尋找?guī)^0x68，讀取指定長(zhǎng)度，驗(yàn)證校驗(yàn)和和幀尾0x10)
        // 解析成功后，處理響應(yīng)數(shù)據(jù)
    }
}

綜合示例：一個(gè)概念驗(yàn)證(Proof-of-Concept)程序

以下是一個(gè)完整的Arduino/PlatformIO示例，演示了如何初始化模塊、通過(guò)按鍵控制PTT，并通過(guò)串口監(jiān)視器發(fā)送短信。

 

C++

#include <Arduino.h>
#include "DMR858M_Controller.h"

#define PTT_BUTTON_PIN 25
#define PTT_MODULE_PIN 26
#define LED_PIN 2

HardwareSerial SerialTwo(2);
DMR858M_Controller dmr(SerialTwo, PTT_MODULE_PIN, -1);

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    pinMode(PTT_BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

    dmr.begin(57600);
    delay(500);

    String fwVersion;
    if (dmr.getFirmwareVersion(fwVersion)) {
        Serial.println("DMR858M Firmware: " + fwVersion);
    } else {
        Serial.println("Failed to communicate with DMR858M module.");
    }
    
    // 示例：設(shè)置信道1的頻率為 433.500 MHz
    dmr.setFrequency(433500000, 433500000);
}

void loop() {
    // PTT 控制邏輯
    if (digitalRead(PTT_BUTTON_PIN) == LOW) {
        dmr.setPTT(true);
        digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // 發(fā)射指示
    } else {
        dmr.setPTT(false);
        digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    }

    //... 此處可以添加非阻塞的串口響應(yīng)處理邏輯...
    
    // 示例：通過(guò)串口監(jiān)視器發(fā)送短信
    if (Serial.available()) {
        String cmd = Serial.readStringUntil('\n');
        if (cmd.startsWith("sms")) {
            // 解析短信內(nèi)容和目標(biāo)ID
            // 調(diào)用 dm.sendSMS(...)
            Serial.println("SMS command received.");
        }
    }
}

 

 結(jié)論

成功集成DMR858M模塊的核心在于遵循幾個(gè)關(guān)鍵的工程實(shí)踐：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠應(yīng)對(duì)高瞬態(tài)電流的穩(wěn)健電源系統(tǒng)；通過(guò)系統(tǒng)化的測(cè)試方法確定并實(shí)現(xiàn)正確的串行通信校驗(yàn)和算法；以及采用結(jié)構(gòu)化、非阻塞的固件架構(gòu)來(lái)確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。

DMR858M作為一個(gè)高度集成的DMR子系統(tǒng)，為開(kāi)發(fā)者提供了一條快速構(gòu)建專(zhuān)業(yè)級(jí)數(shù)字通信產(chǎn)品的捷徑。它通過(guò)板載AMBE++聲碼器，解決了開(kāi)源社區(qū)長(zhǎng)期面臨的兼容性和法律合規(guī)性難題，讓開(kāi)發(fā)者可以將精力集中在創(chuàng)造獨(dú)特的用戶(hù)體驗(yàn)和應(yīng)用功能上。

 

探索高級(jí)功能

 

掌握了基礎(chǔ)的通信和控制后，開(kāi)發(fā)者可以進(jìn)一步利用該模塊的高級(jí)功能來(lái)構(gòu)建更復(fù)雜的應(yīng)用：

• 低功耗操作：對(duì)于電池供電的設(shè)備，功耗是至關(guān)重要的。通過(guò)控制CS（引腳3），可以使模塊進(jìn)入深度睡眠模式，此時(shí)電流消耗小于0.1mA。在需要通信時(shí)再將其喚醒，可以極大地延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間 。
• DMR高級(jí)呼叫：除了默認(rèn)的組呼，DMR協(xié)議還支持個(gè)呼（Private Call）和全呼（All Call）。通過(guò)使用CMD=0x18（設(shè)置聯(lián)系人）和CMD=0x22（發(fā)送聯(lián)系人信息）等指令，可以實(shí)現(xiàn)更靈活的呼叫控制 。
• 語(yǔ)音加密：對(duì)于需要安全通信的應(yīng)用場(chǎng)景，可以使用CMD=0x19指令來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉內(nèi)置的語(yǔ)音加密功能，為通話(huà)提供基本的隱私保護(hù) 。

通過(guò)本文提供的硬件參考設(shè)計(jì)、協(xié)議分析和固件開(kāi)發(fā)框架，工程師應(yīng)能具備將DMR858M模塊成功集成到其項(xiàng)目中的所有必要知識(shí)和工具。

引用的著作

1. ESP32 Walkie-Talkie: DIY Audio Magic - atomic14, 
2. jeffskinnerbox/esp32-walkie-talkie: A Walkie-Talkie based around the ESP32 using UDP Broadcast or ESP-NOW or Mumble - GitHub
3. sh123/esp32_loradv: ESP32 based Codec2/OPUS DV hobby UHF 3d printed handheld transceiver aka walkie-talkie - GitHub
4. Improving Open-AMBE for D-Star - QSL.net
5. M17: an open-source, DMR-like system - KB6NU's Ham Radio Blog, 訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間為 八月 25, 2025
6. Open source DMR (Digital Mobile Radio) modem implementation in software defined radio with GNU Radio and Codec2 - QRadioLink
7. The ugly truth about open-source digital radio standards : r/amateurradio - Reddit
8. RS232 checksum calculate - NI Community - National Instruments
9. The Effectiveness of Checksums for Embedded Control Networks - ResearchGate
10. The Effectiveness of Checksums for Embedded Networks - Electrical and Computer Engineering
11. Checksum - Wikipedia
12. The Effectiveness of Checksums for Embedded Control Networks - Electrical and Computer Engineering
13. Reverse Engineering a 16-bit checksum on UART protocol : r/embedded - Reddit 
14. Block Check Character (BCC) - HMGforum.com
15. CRC Implementation Code in C and C++ - Barr Group
16. CRC-16 Calculation - EmbeddedRelated.com
17. How to do CRC16 right? - AVR Freaks
18. Understanding CRC - Sunshine's Homepage
19. Function to Calculate a CRC16 Checksum - Stack Overflow 
20. Library for Arduino IDE to send AT or ASCII commands via UART - GitHub
21. at-command · GitHub Topics
22. veeso/ATtila: Python module to communicate easily with modems and RF modules using AT commands - GitHub