Filtro contro le telefonate anonime con PIC12F683 : Pubblistop

Gli operatori telefonici presenti offrono la possibilità di “mascherare” il numero del chiamante per nascondere il proprio numero al destinatario. Per fare questo, in Italia, occorre precedere la numerazione da chiamare con “*67#” dal fisso, o con “#31#” dal cellulare. Il risultato sarà una Chiamata privata sul display del nostro telefono. Anche il caso “Fuori area” è una modalità di mascheramento indiretto del numero chiamante che interviene già nei confronti della centrale telefonica, prima ancora dell’instradamento sulla nostra linea. Le aziende che fanno pubblicità telefonica diretta sono spesso molto aggressive ed arrivano persino ad ignorare volutamente la scelta del chiamato di essersi registrato all’ RPO (Registro Pubblico delle Opposizioni). Essi chiamano comunque, mascherando la propria numerazione. Ultimamente, alcune aziende di marketing chiamano senza mascherare il numero, ma sono poche. Esistono poi casi di “Phishing telefonico” che permette ai clienti VOIP di inoltrare numerazioni fasulle. Ma si tratta fortunatamente di un numero ancor minore di casi. Alle nostre proteste, gli operatori dei call center rispondono in modo elusivo, o promettono di non chiamare più, disattendendo puntualmente tale proposito. Avviare una denuncia è utile ma occorre dedicare alla pratica tempo prezioso.

Per questo motivo mi sono messo alla ricerca di un dispositivo che analizzi il numero del chiamante e “Sbatta il telefono in faccia” a chiunque mascheri la propria numerazione: malgrado numerose ricerche ho trovato ben poco e sospetto l’esistenza di una forma di controllo in questo settore da parte di aziende, corporazioni industriali e non ultimi gli operatori telefonici. A questo link viene mostrato lo stato legale della funzione di rigetto delle chiamate anonime. Ma gli operatori telefonici sono restii a fornire questo servizio (ma guarda un po’!).

Ecco che nasce così l’idea di auto-costruirmi un dispositivo che esegua questa funzione!

Gli standard

Per l’Italia come per altri paesi europei, l’ European Telecommunications Standards Institute ha imposto l’adozione del protocollo FSK (Frequency Shift Keying) per la trasmissione del numero del chiamante (CLI[P]: Caller ID Identifier [Protocol] ). Gli standard di riferimento sono ETS 200 778-1, ETS 200 778-2, ETS 300 648, ETS 300 659-1.

L’ Italia impiega lo standard definito dall’americana Bellcore a livello trasporto, e due formati di dati relativi al CLIP: Multiple Data Message Format (MDMF) e Single Data Message Format (SDMF). A livello analogico, l’ FSK prevede la modulazione di una portante tramite shift della sua frequenza tra due valori predefiniti, indicanti i due valori binari che vengono trasmessi ad un rate di 1200 baud:

L’invio dei dati CLI avviene durante la pausa tra il primo ed il secondo squillo, a patto di aver abilitato il servizio tramite il proprio operatore. Il DTMF è usato solo per le interazioni con servizi telefonici, dopo l’instauro della comunicazione voce, e per via della sua lentezza non è stato adottato per la trasmissione del CLI (attenzione ad applicazioni che gesticono il CLIP pubblicate su siti stranieri basati sulla semplice decodifica del DTMF, magari decodificato con un MT8870, che non possono assolutamente funzionare in Italia!). I bit vengono trasmessi a partire dal meno significativo. Nello schema seguente il dato &egegrave; inviato dopo una treno di bit di sincronizzazione, non accompagnato da clock.

Il formato del dato inviato nel caso SDMF (formato Single Data) è come nel seguente esempio:

Caso di chiamate “Private” in SDMF:

In questo caso il numero completo di prefissi è sostituito da una “P” (hex 50). Nel caso di chiamate “Fuori Area” viene invece inviata una “O” (hex 4F). Esempio di dato inviato in formato MDMF (Multiple Data):

I possibili valori per Data Type sono:

1. Date & Time
2. Phone Number
4. Number Not Present
7. Name
8. Name Not Present

Anche in questo caso, una chiamata privata è contrassegnata dal carattere “O” o “P”, come per l’ SDMF. Il Type usato sarà in questo caso hex 08 per il Nome e hex 04 per in Numero, con lunghezza pari ad 1 .

Caso di chiamate “Private” in MDMF:

Il Checksum che viene inviato è il complemento a 2 della somma dei numeri precedenti. Calcolando la somma modulo 256 di tutti i valori ricevuti inclusa la Checksum, dobbiamo ottenere 0 (zero) per convalidare la bontà della ricezione. Considerando che la ri-trasmissione non è supportata da questo e da ogni protocollo unidirezionale, i dati sono da considerare persi se il checksum non è rispettato. In tal caso non si procederà alla gestione del rifiuto.

Principio di funzionamento e caratteristiche del filtro

Dopo una ricerca, ho acquistato un MT88E39 della Mitel, che converte il segnale analogico FSK e comunica i dati convertiti in binario ad una MCU tramite una interfaccia seriale a tre fili. Questo chip può restare in stand-by assorbendo una frazione di micro-ampere, in assenza di segnale. Un circuito separato basato su foto accoppiatore rileva lo squillo di chiamata e risveglia l’MCU dallo stato a basso consumo (tecnologia Nanowatt di Microchip), che a sua volta attiva il ricevitore e si prepara all’arrivo dei bit di dati, letti da una procedura attivata dall’interrupt sul Data Clock. In stand-by, tutto il circuito deve assorbire una frazione di micro-ampere, consentendo di sfruttare la tensione di linea per accumulare lentamente anche un po’ di energia in più che sarà necessaria per gestire la fase operativa. Una volta ricevuto lo stream FSK, la presenza di una numerazione Nascosta o Non disponibile fa impegnare ed immediatamente disimpegnare la linea. Lo schema della sezione analogica a monte del chip di ricezione è derivato dalla Application Note della casa costruttrice. I valori dei componenti sono ottenuti sia da calcoli che da tentativi empirici. Occorre ridurre il guadagno in modo da evitare che il rumore venga interpretato come “Portante” dal chip. Questo si ottiene ruotando il trimmer di sensibilità, in fase di taratura, fino a far spegnere il led che indica la presenza della portante FSK, ed andando un po’ oltre. Si può impiegare direttamente una resistenza in luogo del trimmer, una volta stabilito il valore ottimale. Il microcontrollore impiegato è un minuscolo ed economico PIC12F683 a 8 PIN Dual-In-Line. Il tutto sta comodamente in una scatolina che va interposta tra telefono e linea. Nessuna alimentazione è richiesta. Il condensatore da 2200 uF permette di alimentare PIC e Chip Mitel senza problemi per il tempo necessario alla gestione del segnale, e fornisce anche l’energia per la commutazione. L’unica segnalazione è costituita dai led Verde (Portante) e Rosso che indica il rilevamento ed il rifiuto di una numerazione nascosta, con conseguente abbattimento della chiamata in arrivo. Il segnale FSK viene inviato solo dopo il primo squillo, che pertanto sentiremo. Peraltro, questo ci avvisa dell’avvenuto rifiuto. Si potrebbero estendere all’infinito le funzioni del dispositivo, che diventerebbe “un altro oggetto”, per esempio, una sorta di “Chi è” evoluto. Si potrebbe anche connettere il telefono solo dopo il rilevamento del segnale FSK, in modo da evitare anche il primo squillo. Eccetera… ma lascio a voi le possibili varianti.

Algoritmo

Il programma ha quattro entry point:

Segue lo pseudo codice delle procedure e funzioni che compongono il programma di gestione, eseguito dal microcontrollore. Per chi fosse interessato, ho creato un programma di simulazione in FreeBasic scaricabile dal link in fondo alla pagina. Sempre in fondo alla pagina è disponibile il sorgente del programma di gestione.

Funzione CollectBit

Questa funzione raccoglie il bit dal pin DATA e lo memorizza nella posizione puntata da BitIdx dell’array DataBit ad 8 posizioni. L’indice viene azzerato nella procedura di inizializzazione, prima dello Sleep.

DataBit(BitIdx)=GET INPUT DATA; // Legge il bit dal pin DATA
BitIdx++; // Si posiziona al prossimo bit

Funzione CollectByte

Questa funzione memorizza il byte raccolto e punta al prossimo byte del buffer Data

Data(Idx)=DataBit; // Memorizza il byte raccolto
Idx++; // Si posiziona al prossimo byte

Funzione ProcessData

La procedura di gestione dei dati raccolti rileva l’arrivo di una chiamata anonima e, in questo caso, alza per un breve intervallo di tempo il pin di output che impegna la linea, interrompendo così la chiamata in corso. La stringa viene analizzata con un automa a stati, descritto dalla seguente tabella. Lo stato 0 viene impostato esternamente prima di chiamare la funzione ProcessData:

Funzione ResetData

Questa funzione posiziona l’indice Idx all’inizio del buffer di lettura, resetta il cumulo dei byte letti, e azzera la flag di “Abilitazione del rifiuto” che sarà usata a fine lettura per decidere se riagganciare la chiamata.

Idx=0; // Reset dell’ indice all’inizio del dato
Rifiuto=0; // Reset flag di abilitazione del rifiuto
DataSum=0; // Reset somma dei byte ricevuti

Funzione GetByte

Questa funzione fornisce al chiamante il prossimo byte del dato raccolto durante la ricezione, come comunicato dal chip MT88E39. Inoltre, provvede ad aggiornare la somma dei valori letti, che sarà usata alla fine della lettura per la verifica della Checksum.

Idx++; // Punta al prossimo byte di Data
IF NOT EndData
   DataSum = DataSum + Data(Idx); // Aggiorna la somma dei byte letti (esclusa checksum)
   RETURN Data(Idx); // Torna al chiamante il byte letto da Data

Funzione GetString(BufLen)

Questa funzione legge da Data il numero di byte indicato, restituendo il puntatore alla stringa costruita con i valori letti.

S=””; // Inizializzazione della stringa statica di appoggio
FOR (i=Idx; i<=Idx+BufLen; i++) { // Loop sui byte del buffer
                   S(i)=GetByte; // Raccolta del byte i-esimo
     }
RETURN S

Funzione EndData

Restituisce True se è stata raggiunta la fine del buffer dati.

IF Idx >= MLen THEN
                   RETURN True;              // Fine del buffer Data
   ELSE
                   RETURN False;             // Fine buffer non raggiunta

Funzione Rifiuta Chiamata

Questa funzione emette un impulso di breve durata sul Pin che pilota il relè di impegno linea, abbattendo così la chiamata in corso e addebitando al chiamante lo scatto alla risposta.

Il circuito

Per contenere il consumo di corrente, e quindi poter alimentare il tutto tramite linea telefonica, è bene non emungere non più di 2 mA dalla stessa, altrimenti la centrale interpreta l’innalzamento di consumo oltre i 5 mA come un “Impegno linea”, ponendosi in modalità comunicazione, e quindi abbassa la tensione, emette il tono di linea libera, ed attende la composizione di un numero telefonico da chiamare. I componenti scelti e le modalità del loro utilizzo hanno le caratteristiche utili per ottenere questo scopo.

Il chip ricevitore MT88E39 e la MCU PIC12F683 restano in modalità basso consumo fino al sopraggiungere di uno squillo di chiamata, rivelato dal foto accoppiatore H11G2 (o similari) che alza a livello alto il pin GP5 della MCU, stimolando un Interrupt-On-Change che risveglia il processore avviando l’algoritmo di gestione. Questo riattiva il ricevitore della Mitel, e resta in ascolto dei dati che questo comunica tramite seriale a tre fili (DR, DATA, DCLK) su GP 0-2. L’impegno della linea avviene attivando il relè a stato solido LH1156. La scelta del SSR è sempre dettata dalla necessità di consumare poco. In questo caso la commutazione avviene a fronte di un dispendio di circa 3 mA. Per far fronte a questo e ad altri picchi di consumo, l’ energia è attinta come detto prima da un condensatore da 2200 uF che si carica dalla linea tramite una resistenza da 18 Kohm, fino alla tensione di zener, di 5.1 volts. Ovviamente, col trascorrere dei secondi in modalità attiva, la tensione disponibile inizia a scendere ma, nel breve tempo necessario per gestire tutta la procedura, resta comunque ben al di sopra delle tensioni minime di lavoro dei componenti impiegati. Ho questo dispositivo collegato dal mese di Maggio 2014 sulla mia linea telefonica ed ha sempre inesorabilmente punito tutti i chiamanti anonimi! Se avete altri apparecchi che consumano corrente dalla linea telefonica, occorre valutare se il sovrappiù di 2 mA porta all’impegno linea col consumo complessivo. In questo caso dovrete optare per una pila a litio ed una circuiteria di stabilizzazione. Dato il basso assorbimento, una pila dovrebbe durare 1-2 anni. Lascio a voi il divertimento di progettare questa variante. Due led segnalano la ricezione di un dato valido (Verde) e l’abbattimento della chiamata perchè rilevata come anonima (Rosso).

Realizzazione pratica

Avendo iniziato a progettare hardware e software usando una breadboard, ho dovuto montare il chip ricevitore su un adattatore SOIP-PDIP. Poi ho mantenuto questo montaggio anche nel circuito definitivo. Se voleste riprogettare lo stampato, potreste anche pensare di adottare la versione SOIP del microcontrollore, per ridurre ulteriormente lo spazio occupato. Seguono immagini del circuito realizzato ed inscatolato. Si possono montare due led distinti, come ho fatto io, oppure un led bicolore. Io ho preferito un codino per la connessione alla linea telefonica, ma si può montare una presa telefonica da CS. Scaricate dai link in fondo alla pagina la versione ad alta risoluzione del CS e il file HEX per programmare il microcontrollore. Ho messo a disposizione anche l’intero progetto MikroC per chi volesse trarne utili spunti. I commenti nel codice sono auto-esplicativi per abitudine, essendo un informatico per professione da alcuni decenni. Sul lato componenti ho attaccato una stampa su carta adesiva, per facilitare il montaggio.

Galleria fotografica

Downloads

• PubbliStop - Schema e PCB (844 download)
• Sorgente in MikroC e HEX per programmare il Picmicro (748 download)

Il download seguente va preso come test! Si tratta di un adattamento del codice originale, scritto per MikroC, per poter essere utilizzato con il nuovo MPLABX e compilatore XC8. NON è stato testato. Se intendete realizzare questo progetto, provate a caricare sul picmicro il .hex presente nel file zip seguente e fateci sapere se funziona!

• [NON TESTATO] Sorgente + Hex con MPLABX e compilatore XC (297 download)

Links

• Un circuito di identificativo chiamante con sintesi vocale senza microcontrollore
• Articolo originale
• Datasheet e informazioni su PIC12F683
• Datasheet e informazioni sull’ MT88E39
• Datasheet Solid State Relay LH1156
• MPLAB X IDE
• Compilatori XC