USRPx310的底板介绍
基于USRPx310的通用软件无线电平台
- 写在前面
- 通用无线电平台USRP初识
- USRPx310设备
写在前面
本人通信专业硕士,近期由于项目原因,采购了几台通用无线电平台,型号是USRPx310,这个也是近年来比较火的型号。 但是感觉国内并没有系统的介绍,对于初入的小白是真的难受,在经历一段时间的黑灯瞎火式的摸索,自己也只能算初步入了门,老师又要我整理写学习过程的问题,所以才有了我现在写这个系列博客的想法。本博客只是提供一些自己入门时的坑,中间一定会有许多小的错误以及理解不到位的地方,就请多多包涵了。自己也在继续学习当中,所以大家一起学习,一起进步,也希望大神不吝赐教!下面我就以我的理解一点一点的介绍。
通用无线电平台USRP初识
USRP(Universal Software Radio Peripheral,通用软件无线电外设),简单来说就是一种可以将现实中信号采集并送给计算机的设备。简单的例子就像一般手持的收音机,有根天线,然后切换频道就能听到不同电台的信息,然后将无线电信号转换成声音信号送到扬声器,就好了。而USRP就是起这样的作用,只是它将原始信号传输到了电脑PC上,这样就可以利用PC对接收的信号进行处理。
USRP之所以受欢迎的理由,我觉得有以下几点:
- 在学校,基本上仿真什么的都是用自己生成的信号点来充当信号,这就失去了真实性,所以仅仅停留在仿真阶段,而无法实现真实信号过信道的情况,这也导致失去了真实性。
- USRP并不需要你有射频的知识,他可以将6G以内的射频信号,帮你恢复至中频,零频附近,并将数据传输到PC电脑上,这样对开发来说,直接可以获取真实信号,然后进行分析。
- 当然USRP还具有额外的FPGA部分的扩展性,可以提供更强的处理功能,如把一些复杂的操作集成在设备内部,但对使用者来说,依旧是数据流送入PC电脑,PC进行其余的处理,记得中兴宣讲提到过的软基站,也是类似的原理,就是通过这种射频架构,将数据入PC端实现信号处理的操作。
USRPx310设备
首先看下USRPx310设备的图片,从图片上大概了解其基本的架构。
图1.USRP正面板
依次有JTAG接口,这个接口是当我们把USRP的固件刷成“假砖”的时候,可以通过这个接口,连接Xilinx Vivado套件来还原固件的,不过一般正常操作用不到这个接口;RF A、RF B表明这是射频端的两个设备,这意味着,x310中有两个射频子板,有A板以及B板,其每个板上有一根TX发送天线,有一根接收RX接收天线,而下方的指示灯表示工作的时就会常亮,所以理论上单台x310可以构成2X2 MIMO阵。而AUX I/O是可扩展的GPIO口,目前还没深入了解过。剩下的就是4个指示灯,REF为10MHz的参考时钟,1pps是一个1Hz的时钟信号,这两个时钟均是用来做同步的,一个是时间上的,一个是采样的同步,当正常工作的时候灯就会闪烁;GPS信号意味着外,设备接收GPS信号,当设备锁上GPS卫星时,灯亮起;LINK则指示PC与设备的通信情况,当下发运行命令时,此灯闪烁。
图2.USRP背面板
背面板依次有PWR是电源接口;1G/10G ETH则是网络接口,这是SFP+接口,通过光模块可以转成普通RJ45接口,也可以连接光纤,当然这牵扯到传输速率问题,光纤的网络速率为10Gbps,而普通RJ45是1Gbps,在后面应用我们具体说,另一种是通过PCIe x4的转换卡可以和电脑进行数据传输,是更高速的传输接口可以达到32Gbps;而REF IN/REF OUT表示的便是参考时钟,这里IN代表,我们可以从外部送入这个REF信号,也可以将这台设备的REF信号输出,1pps信号也是类似的,这些都是为了多台设备的同步提供的连接方式;而GPS ANT代表GPS天线端口,当在这里接上天线,便可以与卫星同步。
图3.USRP内部
对USRP的整体架构称为母板+子板,所谓母板便是图3所示的底板,而子板便是射频板,可以插到母板上,构成完整的系统。当然不同的射频板对应的不同的性能,版主用的是UBX160,后面再具体说下射频板;当然具体的底板细节我也不太清楚,只了解底板是KINTEX7系列的FPGA,后期烧写逻辑时需要用到。还有一点,前面我们所说的想用GPS信号,则必须去选购GPSDO模块,他并不是集成在原始USRP内部的,只有集成了这个东西,背板的GPS天线端口才会起作用,才可以与卫星同步。
第一次写博客,也算是大致了解这个流程了,不足之处希望大家多多包涵。这次主要以自己的角度总结了一下x310这款USRP设备的基本内容,后面再讲讲射频板,以及环境的搭建和开发平台等内容。
ETTUS关于USRP的官方网址
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