NPR70 — New Packet Radio for 70 cm Band

NPR70 brings New Packet Radio into real use, combining RF communication with WIZnet W5500 hardware TCP/IP to create a reliable, DIY wireless IP modem.

COMPONENTS

PROJECT DESCRIPTION

Practical New Packet Radio Modem Based on WIZnet W5500

🧩 Project Overview

NPR70는 F4HDK가 제안한 NPR(New Packet Radio) 개념을 기반으로,
이를 실제 제작·운용이 가능한 하드웨어로 재구성한 오픈소스 프로젝트입니다.

70 cm 아마추어 무선 대역에서 IP 패킷(TCP/IP, UDP)을 그대로 무선으로 전달할 수 있는
고속 패킷 라디오 모뎀을 목표로 하며,
WIZnet W5500을 중심으로 한 현실적인 Ethernet 설계가 가장 큰 특징입니다.

네트워크 구조는 TDMA(Time Division Multiple Access) 기반의 Master–Client 토폴로지로 구성된다. 하나의 Master 노드가 타이밍과 슬롯을 제어하고, 최대 7개의 Client가 접속할 수 있다. 설정에 따라 약 50 kbps에서 500 kbps 수준의 데이터 전송률을 목표로 한다.

하드웨어 구성은 다음과 같다.

STM32 MCU: NPR 프로토콜, TDMA 스케줄링, RF·Ethernet 브리징 로직 담당
SI4463 기반 RF 모듈: UHF 대역 무선 송수신 (2GFSK / 4GFSK 등)
WIZnet W5500: SPI 기반 Ethernet 컨트롤러, IP 네트워크 인터페이스 제공

이 조합을 통해 NPR70은 PC나 라우터 입장에서 “Ethernet으로 연결된 네트워크 장비”처럼 동작한다.

🔍 Background – From NPR to NPR70

F4HDK NPR ( maker_site)
- 새로운 고속 패킷 라디오 아키텍처 제안
- RF + IP 네트워크의 가능성을 증명한 레퍼런스 설계
- 연구·실험 중심
NPR70 (slintak)
- NPR 개념을 DIY 및 실사용 관점에서 재구현
- 명확한 PCB, BOM, 빌드 문서 제공
- 실제 네트워크 장비처럼 사용 가능

👉 NPR70은 “개념 → 구현”으로 내려온 진화형 프로젝트입니다.

🧠 System Architecture

🧠 System Architecture
[PC / Router]
      │
 Ethernet (TCP/IP)
      │
 WIZnet W5500
      │  SPI
 STM32 MCU
      │
 SI4463 RF
      │
 70cm UHF Link
      │
[Other NPR70 Nodes]

🧪빌드 및 초기 설정 요약

README 기준의 기본 절차는 다음과 같다.

Debian 계열 Linux 환경에서 gcc-arm-none-eabi 설치
src/ 디렉터리에서 make 실행
src/BUILD/NPR70.hex 생성
SWD를 통해 STM32에 플래시
- 예: pyocd load -t stm32l432kc src/BUILD/NPR70.hex
CLI를 통해 callsign, 주파수, modulation 설정 후 EEPROM 저장
Radio ON → Ethernet 연결 테스트

🧪 Use Cases

Hamnet / HSMM 고속 무선 IP 링크
장거리 무선 IP 백본
재난·비상 통신용 네트워크 실험
RF + Ethernet 융합 연구
오픈소스 무선 네트워크 노드

🟦 Evolution Flow Diagram

F4HDK → NPR70

[Traditional Packet Radio]
          ↓
[F4HDK NPR]
- New protocol concept
- RF + IP architecture
- Research-focused
          ↓  (Refinement)
[NPR70]
- Fixed reference hardware
- WIZnet W5500 Ethernet
- DIY & operational
- Real IP radio modem

🟦 FAQ

Q1. 왜 NPR70에서 WIZnet W5500을 사용했나요?

W5500은 Ethernet MAC, PHY, TCP/IP 스택을 모두 하드웨어로 제공한다. 덕분에 STM32는 TDMA 타이밍, NPR 프레이밍, RF 제어 같은 실시간성이 중요한 작업에 집중할 수 있다. 특히 32KB 내부 버퍼와 8개 하드웨어 소켓은 무선 링크 특유의 burst 트래픽 처리에 매우 유리하다.

Q2. W5500은 STM32와 어떻게 연결되나요?

NPR70에서는 W5500을 SPI 인터페이스로 STM32에 연결한다. SPI는 최대 80MHz까지 지원되어 충분한 대역폭을 제공하며, Ethernet 처리 지연이 TDMA 타이밍에 영향을 주지 않도록 한다. 추가로 CS, RESET, INT 핀을 통해 안정적인 제어가 가능하다.

Q3. NPR70에서 W5500의 구체적인 기능은 무엇인가요?

W5500은 NPR70에서 “유선 네트워크 종단” 역할을 한다. 즉, Ethernet 쪽에서는 완전한 IP 노드로 동작하고, STM32는 이 IP 트래픽을 무선용 NPR 프레임으로 변환한다. 이를 통해 일반 PC에서도 특별한 드라이버 없이 네트워크 실험이 가능하다.

Q4. W5500을 처음 써보는 사람도 NPR70을 따라 할 수 있나요?

기본적인 STM32 펌웨어 빌드와 플래시 경험이 있다면 가능하다. W5500은 소켓 기반 모델이라 Ethernet 드라이버 구현 난이도가 낮은 편이다. 오히려 난이도가 높은 부분은 RF 설정, TDMA 네트워크 구성, 그리고 아마추어 무선 규정 준수다.

Q5. W5500은 ENC28J60이나 Wi-Fi MCU와 비교해 어떤 장점이 있나요?

ENC28J60은 저가형 Ethernet 컨트롤러지만, 상위 네트워크 처리를 MCU 소프트웨어에 더 의존한다. 반면 W5500은 하드웨어 TCP/IP 스택을 제공해 MCU 부하를 크게 줄인다. Wi-Fi MCU 대비로는, 유선 Ethernet이 RF 간섭이 없고 지연이 예측 가능해 TDMA 기반 무선 모뎀에 더 적합하다.

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