ZU+RFSoC之RFDC API介绍和使用

来源：FPGA FAE技术分享选集

RF Data Converters驱动API是AMD Xilinx为RFSoC提供的一套软件接口，用于控制Data Converters(RF-ADC和RF-DAC)的硬件功能。它作为用户应用程序与底层硬件寄存器之间的抽象层，封装了复杂的配置流程和时序控制，使开发者能够通过函数调用直接管理射频信号链的关键参数。

RF Data Converters驱动API在绝大多数实际应用场景中是必须的，尤其是在需要动态控制、多设备同步或复杂校准的场景。虽然理论上系统参数完全静态不变（例如仅需一次初始化且无需动态调整）或者通过直接寄存器操作可以不用API，但缺点是代码可维护性差、无法适应需求变更、且同步功能难以实现，显著增加开发难度、调试风险和后期维护成本。对于基于RFSoC的射频系统开发，掌握并合理使用驱动API是高效、可靠实现设计目标的必要前提。

RFDC API介绍

AMD Xilinx的RFDC驱动API提供了高度灵活的配置能力，涵盖混频器、QMC、时钟同步等关键功能，支持动态更新与多设备同步。RFDC驱动基于libmetal构建，裸机和Linux使用相同的驱动程序。两个软件平台的驱动程序都在AMD提供的libmetal软件层上运行。这种设计选择带来了多方面的技术优势，尤其在异构计算平台（如RFSoC的ARM + FPGA架构）中体现得尤为明显：可以统一硬件抽象层，适配多操作系统（Linux/RTOS/裸机）及Xilinx异构平台（如RFSoC、Versal），降低移植成本，简化中断处理，内存与缓存的一致性，与OpenAMP深度集成，支持复杂异构系统架构等等。

驱动程序由以下文件组成：

•API

xrfdc.c :此文件中实现了用户接口API函数。

xrfdc.h :此文件中提供了用户接口API原型。该文件提供了驱动程序实例结构的原型，以及API中使用的所有其他结构的原型。该文件实现了实用的内联函数用于访问驱动程序和IP中的各种数据。

xrfdc_mts.c :该文件实现了多Tile同步API函数。

xrfdc_mixer.c :该文件实现了混频器API函数。

xrfdc_clock.c :该文件实现了与时钟相关的API函数。

xrfdc_mb.c :该文件实现了多频段API函数。

xrfdc_ap.c :该文件实现了模拟路径API函数。

xrfdc_dp.c :该文件实现了数字路径API函数。

xrfdc_sinit.c :该文件实现了初始化API函数。

•硬件寄存器映射

xrfdc_hw.h :该文件提供了硬件寄存器映射的定义。同时，该文件还

提供了Zynq UltraScale+ RFSoC寄存器接口中各相关字段的掩码。

•中断处理

xrfdc_intr.c :实现了处理IP核各类中断和错误的函数。

关于RFDC的API函数、数据结构等详细介绍可以参考Xilinx的PG269文档。

RFDC API使用

在大规模MIMO通信、相控阵雷达、多芯片级联扩展等应用中需要多Tile的ADC、DAC严格对齐同步。在RF Data Converters启动时，同一Tile内的转换器始终是对齐的，但不能保证确定的延时。在多Tile系统中，不能保证具有确定的延时，甚至不能保证跨Tile的延时对齐。这需要我们必须提供一种机制来对齐这些Tile。RFSoC多Tile同步通过硬件时钟信号SYSREF与驱动API共同实现，确保跨Tile/芯片的时钟与数据严格对齐。这里我们以实现多个Tile之间的同步为例来介绍RFDC API的使用。

1.参照前面RFDC IP设计文章，在Vivado里配置好RFDC IP后生成bit文件，然后导出xsa文件；

2.在Vitis里选择Vivado设计生成的xsa新建一个平台项目，选择standalone，处理器选cortexa53，然后单击完成；

3. 修改平台BSP的设置，勾选libmetal库，然后单击OK；

4. 选择刚刚创建的平台新建一个空的应用程序；

5.将Vitis安装路径data/embeddedsw

/XilinxProcessorIPLib/drivers/rfdc_v11_1/examples文件夹下的xrfdc_mts_example.c导入到应用程序中；

6.由于是裸机工程，在刚刚导入的xrfdc_mts_example.c中添加宏定义：#define __BAREMETAL_；

7.Build工程，连接板子加载程序调试看是否打印了Successfully ran MTS Example，打印了说明多tile同步成功。然后可以去观察硬件adc、dac的延时对齐效果了。

Petalinux操作系统中RFDC API使用跟裸机步骤差不多，但是要注意的是在进行debug时要是出现SDK hangs when it attempts to run metal_init时，网上有通过加驱动库的方式来解决，但是还会出现如下报错：

其实只要不勾选Auto-attach Process children就能解决该问题。