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Show HN: Formally verified FPGA watchdog for AM broadcast in unmanned tunnels

Hacker News

This project introduces a 12-channel AM radio break-in system using Red Pitaya FPGA for emergency alerts, featuring a watchdog timer mathematically proven correct through formal verification.

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應用於無人隧道調幅廣播且經過形式驗證的 FPGA 看門狗系統

Hacker News
10 天前

AI 生成摘要

本專案介紹了一套使用 Red Pitaya FPGA 的 12 頻道調幅廣播插播系統,用於無人隧道的緊急警報傳輸,其看門狗定時器透過形式驗證獲得了數學上的正確性證明。

背景

這篇技術分享介紹了一個基於 Red Pitaya FPGA 開發的 12 聲道 AM 調幅廣播系統,專門用於無人隧道的緊急預警廣播。該系統結合了 Rust 後端與 JavaScript 前端,並特別針對硬體看門狗(Watchdog)電路進行了形式驗證(Formal Verification),確保在無人看管的環境下,系統能以極高的可靠性運作,防止因軟體崩潰導致的射頻訊號異常。

社群觀點

Hacker News 的討論首先聚焦於「無人隧道」這一特殊的應用場景。部分讀者起初懷疑這是否為規避廣播監管法規的說法,但隨後有留言指出,這類系統在地下礦井或長隧道中確實具有實務需求。討論中提到了「洩漏電纜」(Leaky Feeder)技術,這是一種在隧道內充當長型天線的特殊同軸電纜,能解決地下環境電磁波屏蔽的問題。此外,也有人分享在通勤隧道的藝術裝置中看過類似的音訊嵌入應用,證實了這類技術在特定封閉空間的價值。

針對技術細節,社群對「形式驗證」的必要性展開了探討。有網友好奇為何在隧道廣播中需要如此嚴苛的殺死開關(Killswitch)。開發者在設計中強調,自動重啟廣播發射機在無人隧道中可能存在風險,因此系統採取了「故障安全」(Fail-safe)而非「故障恢復」的邏輯,必須經過人工確認後才能恢復射頻輸出。在訊號品質優化方面,有專家建議若要提高多頻道同時運作的品質,可以透過調整各頻道的音訊相位,避免調變峰值完全重疊,甚至將一半頻道的音訊反相處理,這能有效改善高負載下的廣播表現。

討論串中也出現了一些較為發散的觀點。有留言質疑在現代環境下,LoRa 或 VLF/LF(極低頻/低頻)是否比 AM 調幅廣播更適合地下通訊,因為 AM 在洞穴或隧道中容易產生死角。然而,AM 廣播的主要優勢在於接收端的普及性,一般車用收音機即可接收緊急訊息,這在災難應變中是不可替代的優勢。此外,討論中還意外引發了一段關於古埃及建築與低頻共振通訊的長篇假說,雖然與現代 FPGA 開發關係較遠,但也反映出社群對於地下空間波導與通訊歷史的廣泛興趣。

延伸閱讀

  • Leaky Feeder(洩漏電纜): 維基百科上關於礦井與隧道通訊天線技術的介紹。
  • SymbiYosys: 系統中用於形式驗證的開源工具鏈,結合了 Z3 SMT 求解器進行形式化證明。
  • Red Pitaya 官方文件: 關於 Vivado 安裝與 FPGA 開發的基礎教學資源。