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AD9361+ZYNQ软件无线电平台搭建详细步骤

FPGA开源工作室 2021-01-03 09:13 次阅读

目录

1硬件平台

1.1Zynq-7045/Zynq-7100评估板

1.2AD9361软件无线电模块

2案例演示

2.1开发环境

2.2案例功能

2.3案例测试

2.3.1QSPK数字调试测试

2.3.2FM收音测试

3免费评估

4技术交流群

5更多推荐

1硬件平台

1.1Zynq-7045/Zynq-7100评估板

创龙科技(Tronlong)基于XilinxZynq-7000系列XC7Z045/XC7Z100高性能处理器设计的高端异构多核SoC评估板TLZ7xH-EVM,处理器集成PS端双核ARMCortex-A9+PL端Kintex-7架构28nm可编程逻辑资源,评估板由核心板与底板组成。核心板经过专业的PCBLayout和高低温测试验证,稳定可靠,可满足各种工业应用环境。

TLZ7xH-EVM评估板接口资源丰富,引出双路千兆网口、四路SFP+光口、双路CameraLink、HDMI、FMC、PCIe、USBMicroSD等接口,方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。

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1.2AD9361软件无线电模块

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AD9361软件无线电模块(AD-FMCOMMS3-EBZ)

(1)芯片介绍

AD9361是一款用于SDR架构的高性能、高度集成的RF收发器IC,适合无线通信基础设施、防务电子系统、RF测试设备和仪器,以及通用软件定义无线电平台等应用。该器件集RF前端与灵活的混合信号基带部分为一体,集成频率合成器,为处理器或FPGA提供可配置数字接口,高度可编程性和宽带能力使其成为多种收发器应用的理想选择。

(2)主要特性

●集成12位DACADC的RF2×2收发器

●TX频段:47MHz至6.0GHz

●RX频段:70MHz至6.0GHz

●支持TDD和FDD操作

●可调谐通道带宽:<200kHz至56MHz

●双通道接收器:6路差分或12路单端输入

●出色的接收器灵敏度,噪声系数为2dB(800MHzLO)

●RX增益控制

→实时监控和控制信号用于手动增益

→独立的自动增益控制

●双发射器:4路差分输出

●高线性度宽带发射器

→TXEVM:≤−40dB

→TX噪声:≤−157dBm/Hz本底噪声

→TX监控器:动态范围≥66dB,精度=1dB

●集成式小数N分频频率合成器

●2.4Hz最大本振(LO)步长

●多器件同步

●CMOS/LVDS数字接口

(3)应用领域

●通用设计,适合任意软件定义无线电应用

●MIMO无线电

●点对点通信系统

●毫微微蜂窝/微微蜂窝/微蜂窝基站

Wi-Fi

●ISM

●航空航天

●公共安全

●智能电网

2案例演示

2.1开发环境

本案例适用开发环境如下:

(1)Windows开发环境:Windows7-64bit、Windows10-64bit

(2)虚拟机:VMware14.1.1

(3)Linux开发环境:Ubuntu18.04.564bit

(4)PetaLinux:2017.4

(5)Vivado:XilinxVivado2017.4

(6)SDK:XilinxSDK2017.4

(7)组件:

ADIIIOOscilloscope

IIOOscilloscope是ADI官方提供的软件无线电设备Pluto所用的显示组件,拥有类似频谱分析仪的界面,可获取时域、频域、星座和互相关这四种模式的数据,并通过简单的iio配置显示采样信号。

ADIIIOOscilloscope参考链接:https://wiki.analog.com/resources/tools-software/linux-software/iio_oscilloscope。

●Cygwin

Cygwin是一个在Windows平台上运行的类UNIX模拟环境,可使用UNIX主机上的交叉编译器来生成可以在Windows平台上运行的工具集。

2.2案例功能

案例功能:基于TLZ7xH-EVM评估板和AD-FMCOMMS3-EBZ模块搭建AD9361的RF收发测试平台,实现QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying)数字调制功能和FM收音功能。

QPSK是常用的一种卫星数字信号调制方式,具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性,同时在电路上也易于实现。其中多采用偏移四相相移键控信号offsetQPSK(O-QPSK),也就是相对移相方式OQPSK。

QPSK信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态,每个载波相位携带2个二进制符号,其信号表达式为:

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QPSK数字解调包括:模数转换、抽取或插值、匹配滤波、时钟和载波恢复等。

数字调制使用“星座图”来描述,星座图中定义了两个基本参数:

(1)信号分布。

(2)与调制数字比特之间的映射关系。

星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系,这种关系称为“映射”,一种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义,即可由星座图来完全定义。四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息,即为四进制移相键控。

QPSK是在M=4时的调相技术,它规定了四种载波相位,分别为45°,135°,225°,315°,调制器输入的数据是二进制数字序列,为了能和四进制的载波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组,共有四种组合,即00,01,10,11,其中每一组称为双比特码元。

每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成,它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特,这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。

解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。

星座图有两根轴,其中水平X轴与同相载波相关,垂直Y轴与正交载波相关。图中每个点可以包含4条信息,所有需要的信息都可以从星座图中轻易得到。

(1)点在X轴的投影定义了同相成分的峰值振幅。

(2)点在Y轴的投影定义了正交成分的峰值振幅。

(3)点到原点的连线(向量)长度是该信号元素的峰值振幅(X成分和Y成分的组合)。

(4)连线和X轴之间的角度是信号元素的相位。

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MicroBlaze通过AXISPIIP以及AXIGPIOIP配置AD-FMCOMMS3-EBZ模块上AD9361的状态,并通过ADIAXIAD9316IP进行数据的发送和接收,整个过程将通过ADIAXIDMAIP进行DDR数据的读写,DDR有MIGIP驱动。

相关资料可查阅:https://wiki.analog.com/resources/eval/user-guides/ad-fmcomms3-ebz。

2.3案例测试

测试基于TLZ7xH-EVM评估板Linux系统进行,需使用本案例专用制卡包重新制作系统启动卡,购买评估板与模块后提供案例源码。

2.3.1QSPK数字调试测试

将模块的TX1A和RX1A分别连接2.4G天线,并将模块连接到评估板的FMC接口,使用网线连接路由器,使用跳线帽选择BANK电压配置为2.5V。

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(1)线状形式星座图。

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(2)点状形式星座图。

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可通过调节天线位置观察到星座图的变化。

2.3.2FM收音测试

将模块的RX1A连接FM天线,并将模块连接到评估板的FMC接口,使用网线连接路由器,使用跳线帽选择BANK电压配置为2.5V,将USB声卡插到评估板USBHOST接口,将耳机插到USB声卡的输出端。

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在界面空白处右击选择"SingleToneMarkers"。

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可在左侧Markers窗口查看当前FM收听频点。

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当获得的频点和设置的一致时,停止频谱的信号采集,否则将会影响FM的收听。

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在评估板文件系统执行如下命令收听FM。请注意FM的收听在室内效果不佳,可调整天线角度获取更清晰的音频信号。

Target#iio_fm_radio_play102.7//102.7为获取的频点,以实际情况为准

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可通过"Ctrl+C"退出FM收听。

责任编辑:xj

原文标题:AD9361+ZYNQ软件无线电平台搭建实例

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  初学 Zynq 的时候,都是按照惯例打开 Vivado 软件,然后实现 Zynq 可编程逻辑硬件部分PL的设置后,把硬件部署导出,再打...
发表于 01-08 16:33 101次 阅读
Zynq在非JTAG模式下的启动配置流程

ZYNQ PS端IIC接口使用笔记分享

ZYNQ7000系列FPGA的PS自带两个IIC接口,接口PIN IO可扩展为EMIO形式即将IO约束到PL端符合电平标准的I...
发表于 12-23 17:06 404次 阅读
ZYNQ PS端IIC接口使用笔记分享

BQ500511 无线电源发送器控制器

信息描述 bq500511 是一款无线电源发送器控制器。在与 bq50002 模拟前端器件搭配使用时,该器件集成了创建符合 Qi 标准或 5V 专用发送器所需的全部功能。 bq500511 和 bq50002 共同构成一款紧凑型无线充电器解决方案。 bq500511 对周围环境执行 ping 操作来寻找需要供电的接收器器件,之后会与 Rx 器件安全接合、接收充电器件传输的通信数据包以及根据 WPC v1.2 规范管理功率传输。bq500511 特有的 Dynamic Power Limiting™ (DPL) 功能可最大限度地提升无线电源控制应用的灵活性。 对于功率受限的输入电源,DPL 对其可用功率进行无缝优化来改善用户体验。通过持续监测已建立电源传输的效率,该系统支持外来物体检测 (FOD),以防因在无线电源传输场中错误放置金属物体而产生功率损耗。 如果在电源传输过程中出现任何异常情况,bq500511 将对其进行处理并提供指示输出。 综合状态和故障监视特性可实现一款经 Qi 认证的低成本且稳健耐用的无线电源系统设计方案。bq500511 采用 6mm x 6mm 耐热增强型 40 引脚超薄四方扁平无引线 (VQFN) 封装。特性 符合无线充电联盟 v1.2 A11 规范的数字控制器 专为与 bq50002 模拟前端搭配使用而设计 适用于无线充电...
发表于 04-18 19:10 133次 阅读
BQ500511 无线电源发送器控制器

BQ500412 自由定位、符合 Qi 标准的无线电源发送器管理器

信息描述 bq500412 是一款符合 Qi 标准的超值解决方案,此解决方案集成了控制到单个 WPC1.1 兼容接收器无线电源传输所需的全部功能。 它与 WPC1.1 标准兼容,并且设计用于具有可选升压转换器的 12V,或 5V 系统,作为一个无线电源联盟 A6 类型自由定位发射器。 bq500412周围环境以寻找将被供电的 WPC 兼容器件,安全使用器件,接收来自被供电器件的数据包通信并根据 WPC1.1 技术规范管理电源传输。 为了大大增加无线电源控制应用中的灵活性, Dynamic Power Limiting (DPL) 在器件与 5V 输入电源供电的可选升压转换器一同使用时具有 bq500412 的性能。 Dynamic Power Limiting 通过无缝优化受限输入电源上可用功率的用量, 提高了用户体验。 通过持续监控已建立的电源传输的效率,bq500412 支持针对以往产品的外来物体检测 (FOD) 和增强性寄生金属检测 (PMOD),从而防止由于在无线电源传输场中错误放置金属物体而导致的电源丢失。 如果在电源传输期间发生任何异常情况,bq500412 对其进行处理并提供指示器输出。 综合状态和故障监视特性可实现一个低成本但是稳健耐用的,符合 Qi 标准的无线电源系统设计。 bq500412 采用 48 引脚,7mm ...
发表于 04-18 19:10 108次 阅读
BQ500412 自由定位、符合 Qi 标准的无线电源发送器管理器

BQ500215 BQ500215 固定频率 10W WPC1.1 无线电源发送器

信息描述bq500215 是一款专用数字无线电源控制器,它集成了控制无线电源传输至单个 WPC 兼容接收器所需的逻辑功能。bq500215 符合 WPC v1.2 标准,可输出高达 5W 的功率;使用专有的双向通信协议,结合 bq51025 无线电源接收器可实现高达 10W 的充电功率。bq500215 是一款智能器件,它可以定期询问周围环境中要充电的设备,检测充电板上是否有外来金属物体,监视所有无线充电设备的通信并按照充电设备的反馈来调整施加到发送器线圈上的电源。bq500215 还可以处理功率输出相关的故障条件,并控制运行模式状态指示灯。bq500215 使用电源电压控制机制代替传统的频率控制来调节传送到接收器的功率。特性经 Qi 认证的 WPC v1.2 解决方案,适用于 5W 运行,配合 TI bq51025 无线电源接收器可提供专有的 10W 充电能力专有 TI bq51025 接收器的认证协议 更快的充电时间 兼容标准 5W WPC 接收器12V 输入,固定频率,电源电压控制架构 符合无线电源联盟 (WPC) A29 发送器类型技术规范 通过 FOD Ping 实现增强型外来物体检测 (FOD),可在电源传输前检测金属物体空闲和“充电完成”期间低待机功耗 10 种可配置的 LED 模式,可指示充电状态和故障...
发表于 04-18 19:10 144次 阅读
BQ500215 BQ500215 固定频率 10W WPC1.1 无线电源发送器

BQ500212A 符合 Qi 标准的 5 V 无线电源发送器管理器

信息描述 bq500212A 是一款经 Qi 认证的超值解决方案,此解决方案集成了控制到单个 WPC1.1 兼容接收器无线电源传输所需的全部功能。 它与 WPC1.1 兼容,并且被设计成用于 5V 系统的无线电源联盟类型 A5 或 A11 发射器。 bq500212A周围环境以寻找将被供电的 WPC 兼容器件,安全使用器件,接收来自被供电器件的数据包通信并根据 WPC1.1 技术规范管理此电源传输。 为了最大限度地增加无线电源控制应用中的灵活性, Dynamic Power Limiting (DPL) 成为 bq500212A 的特性。 Dynamic Power Limiting 通过无缝优化受限输入电源上可用功率的用量提高用户体验。 通过持续监控已建立的电源传输的效率,bq500212A 支持针对以往产品的外来物体检测 (FOD) 和增强性寄生金属检测 (PMOD),从而防止由于在无线电源传输场中错误放置金属物体而导致的电源丢失。 如果在电源传输期间发生任何异常情况,bq500212A 对其进行处理并提供指示器输出。 综合状态和故障监视特性可实现一个低成本但是稳健耐用的,经 Qi 认证的无线电源系统设计。 bq500212A 采用 48 引脚,7mm x 7mm 四方扁平无引线 (QFN) 封装。特性 针对发射端应用的已经验证,经 Qi 认证...
发表于 04-18 19:10 146次 阅读
BQ500212A 符合 Qi 标准的 5 V 无线电源发送器管理器

ADF7030-1 高性能、sub-GHz无线电收发器IC

和特点 射频(RF)范围 169.4 MHz 至169.6 MHz 426 MHz 至470 MHz 863 MHz 至960 MHz 数据速率 2FSK/2GFSK: 0.1 kbps 至300 kbps 4FSK/4GFSK: 0.1 kbps 至400 kbps (仅发射) 双通道功率放大器(PA) 可编程接收器带宽:3 kHz至487 kHz 接收器(Rx)性能 阻塞:高达97 dB(±10 MHz失调) 邻道抑制:高达66 dB 灵敏度:-122.8 dBm(2.4 kbps) 发射器(Tx)性能 范围:−20 dBm至+17 dBm,步长分辨率为0.1 dB 输出功率随温度和电源变化波动极低 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 ADF7030-1是一款完全集成的无线电收发器,以极低功耗实现高性能。该器件非常适合要求长距离、网络鲁棒性和长电池续航时间的应用。它适合在ISM、SRD,以及169 MHz、426 MHz至470 MHz和862 MHz至960 MHz许可频段范围内工作的应用。它对IEEE802.15.4等基于标准的协议提供广泛支持,同时还灵活地支持众多专有协议。高度可配置的低中频(IF)接收器支持3.6 kHz至487 kHz范围内的各种IF带宽。这使得ADF7030-1支持超低窄带、窄带和宽带通道间隔。ADF7030-1具有两个独立的PA,分别支持−20 dBm至...
发表于 02-22 15:04 193次 阅读
ADF7030-1 高性能、sub-GHz无线电收发器IC

ADF7030 高性能、低功耗、169MHz ISM频段无线电收发器IC

和特点 RF频率范围: 169.4 MHz至169.6 MHz 调制: 2GFSK、4GFSK 数据速率: 2GFSK: 2.4 kbps和4.8 kbps 4GFSK: 6.4 kbps (仅Tx) 1nA休眠电流 接收器性能 阻塞:97 dB(±10 MHz失调) t邻道抑制:66 dB 灵敏度:−122 dBm 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 ADF7030是一款低功耗、高性能、集成式无线电收发器,支持169.4MHz至169.6MHz ISM频段内的窄带操作。 ADF7030支持以2.4kbps和4.8kbps进行发送和接收工作(使用2GFSK调制),以及以6.4kbps进行发送工作(使用4GFSK调制)。 ADF7030片上集成ARM® Cortex®-M0处理器,可执行无线电控制和数据包管理。 应用 无线M总线模式N (EN 13757-4) 智能计量 公共报警 有源标签资产跟踪 方框图...
发表于 02-22 15:04 140次 阅读
ADF7030 高性能、低功耗、169MHz ISM频段无线电收发器IC

ADRF6520 针对μW无线电2 GHz通道间隔的双通道可编程滤波器和VGA

和特点 匹配VGA和可编程滤波器 连续增益控制范围:54 dB 滤波器旁路模式I或Q带宽(BW) ±1 dB增益平坦度:>1250 Hz 4极点巴特沃兹滤波器I或Q带宽:36 MHz至720 MHz RMS检波器 IMD3:>55 dBc(1.5 V p-p复合输出) HD2、HD3:>55 dBc(1.5 V p-p输出) 噪声系数:10.4 dB(最大增益时) NF < 11 dB(VGA2增益回退:12 dB) 100Ω差分输入、低阻抗输出 可选直流输出失调校正 SPI可编程滤波转折频率和增益步进 3.3 V单电源,具有关断特性产品详情 ADRF6520包括一对匹配的完全差分低噪声、低失真可编程滤波器和可变增益放大器(VGA)。每个通道都能够抑制较大的带外干扰信号,同时忠实放大所需信号,因而模数转换器(ADC)的带宽和分辨率要求得以降低。两个通道匹配出色,而且在所有增益和带宽设置下都具有很高的无杂散动态范围,因此ADRF6520非常适合具有密集星座图、多个载波并存在邻近干扰的正交(IQ)通信系统。可通过串行端口接口(SPI)编程滤波器转折频率、使能和直流失调校正环路使能特性。滤波器之前的第一个VGA提供27 dB的连续增益控制以及18 dB的最大增益,并设置差分输入阻抗为100 Ω...
发表于 02-15 18:38 279次 阅读
ADRF6520 针对μW无线电2 GHz通道间隔的双通道可编程滤波器和VGA