ORAN wireless-xorif硬件演示

本文作者：AMD 工程师 Dong Xu

GitHub 上的 ORAN 硬件工程旨在演示 ZCU102 或 ZCU111 评估板上的不同用例。本篇博文会为您演示如何生成设计，以及在评估板启动后如何使用 API 来配置 CC 设置。

硬件设计架构

该演示设计的顶层包含一个处理器，用于通过 AXI4-Lite 接口配置数据路径中所用的各个 IP。

DIP 开关用于切换评估板的运行模式（PTP 主模式或从模式）。

“Datapath”模块用于在无线电数据和接收到的 GT 串行数据之间进行转换。它包括 O-RAN Radio IF 和 10G/25G High Speed Ethernet Subsystem。此块中包含 Arm 处理器到 10G/25G High Speed Ethernet Subsystem 控制的所有支持性 IP 核，以及 PTP 支持和简单的无线电仿真块。

如需了解有关“Datapath”模块中的子模块的更多详细信息，请参阅PG370第 4 章中的“数据路径”部分。

https://account.amd.com/en/member/oran-radio-if.html

设计生成

ORAN 演示可从 GitHub 仓库中获取：https://github.com/Xilinx/wireless-xorif

1.在生成设计之前，我们需要安装适用于 ORAN 的最新 v2020.2 补丁，此补丁可从（答复记录 76049）下载。如果使用 2021.1 及更高版本，则可以跳过此步骤

答复记录 76049:

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/76049?language=zh_CN

2.随后，我们需要克隆 GitHub 仓库：

git clonehttps://github.com/Xilinx/wireless-xorif.git

3.检出版本对应的标签。

cd wireless-xorif

git checkout tags/2020.2

4.Scripts 文件夹包含用于生成 AMD Vivado工程以及运行 PetaLinux 流程的脚本。在运行 Tcl 命令之前，需要先使用 cd 切换至 scripts 目录：

cd /wireless-xorif/scripts

Scripts 文件夹:

https://github.com/Xilinx/wireless-xorif/tree/master/scripts

5.在本篇博文中，我们要为带有 25G 链路的 ZCU111 评估板生成演示设计。可按如下方式运行脚本：

vivado -mode tcl -source ./xil_vivado_build.tcl -tclargs zcu111 -tclargs om5_25 -tclargs implNodateExit

该命令会生成 Vivado 示例设计，完成综合与实现，然后生成用于 PetaLinux 工程的 XSA。

注释：示例设计分为 3 种

可通过在 Vivado 的“Sources”视图中右键单击 ORAN IP 并选择“Open IP example”来生成示例设计：此示例提供一个简单的示例设计，其中仅包含 ORAN IP 及关联的测试激励文件。

块自动化设置流程会生成一个完整的系统级仿真示例，其中包含 10G/25G Ethernet IP、DMA 基础架构以及支持 IEEE 1588 PTP 实现的块。如需了解更多详细信息，请参阅 PG370 第 4 章中的“在 IP integrator 中使用示例系统”。

GitHub 示例：这即是本篇博文中所用的示例。它与块自动化设置功能生成的示例非常相似。除了块自动化设置功能生成的示例系统外，xil_vivado_build.tcl 还会插入必要的调试信号（在以下截屏中高亮显示）。

6.将 XSA 文件从 wireless-xorif/output/zcu111_om5_exs_2020_2_AR76049/vivado/zcu111_om5_exs_2020_2_AR76049.sdk 复制到 wireless-xorif/xsa/zcu111_om5_exs 文件夹中，然后将其重命名为 system.xsa。

7.按照PetaLinux 构建指示信息，运行以下 Makefile 命令：

make zcu111_om5_exs

该命令会在 wireless-xorif/output/zcu111_om5_exs_2020_2 下创建一个 PetaLinux 工程。根据 wireless-xorif/xsa/zcu111_om5_exs 下的 system.xsa，运行 PetaLinux 构建流程。

PetaLinux 构建指示信息:

https://github.com/Xilinx/wireless-xorif/tree/master/scripts

8.Make 命令完成后，会在 wireless-xorif/output/zcu111_om5_exs_2020_2/petalinux/images/linux 中生成启动镜像。将 boot.scr、BOOT.BIN 和 image.ub 复制到 SD 卡中。现在，我们可以启动 ZCU111 评估板。

PTP 测试设置

生成设计后，您可以运行板到板 PTP 测试或第三方 O-DU 到板 PTP 测试。

板到板 PTP

如 PG370 中所述，使用 2 个 O-RAN Radio IF 子系统时，其中一个充当 1588 主时钟，另一个则充当 1588 从时钟，这样即可演示时序同步。

我们来看一下如何用两块 ZCU111 评估板来实现这个演示。

1.首先，我们需要使用 DIP 开关将其中一块评估板配置为主时钟，将另一块评估板配置为从时钟。

生成 Vivado 设计后，您可以在 oran_radio_if_basic.xdc 中找到 ZCU102/ZCU111 的 DIP 开关设置。

以下截屏显示了 ZCU111 评估板上的具体设置：

2.将启动镜像文件（来自设计生成第 7 步）复制到两块 ZCU111 评估板的 SD 卡中，并确保 SW6 处于 SD 卡模式 (OFF, OFF, OFF, ON = 1110)。

3.两块评估板均启动后，首先输入“ifconfig”。默认情况下，两块评估板的 MAC 地址相同。

现在，使用以下命令更改其中一块评估板的 MAC 地址，然后再次输入“ifconfig”，以确保两块评估板的 HWaddr 不同。

ifconfig eth0 hw ether 003522:02

4.现在，我们可以使用以下命令启动 PTP 测试。

// Master

ptp4l -m -A -i eth0

// Slave

ptp4l -m -A -i eth0 -f /usr/bin/xroe-ptp4lsyncE.cfg -s

注释：xroe-ptp4lsyncE.cfg 将 clock_servo 设置为 nullf

clock_servo 用于同步本地时钟。有效值包括：

“pi”，代表 PI 控制器，

“linreg”，代表使用线性回归的自适应控制器，

“ntpshm”，代表 NTP SHM 参考时钟，允许其他进程同步本地时钟（SHM 段号设置为域号）

“nullf”，代表始终将频率偏移调整为零的伺服器（适用于 SyncE 节点）。默认值为“pi”。

您可能会在终端上看到一些“Synchronization Fault”同步故障消息，但这并不影响 1pps 同步。

例如：

当主时钟偏移为 +/- 1 时，存在一个周期的差异（如下图所示，在 390.625 MHz 下为 2560 ps）。

如果您反复重启从时钟，应该会在 1PPS 上反复观察到这种锁定行为。

如果使用串行控制台停止远程/从时钟上的 ptp4l，您同样会观察到 1PPS 保持相位锁定状态，这表明定时器时钟已同步。

Keysight Studio 到 ZCU102 PTP 测试

在本示例中，我们将 Keysight Studio 用作 PTP 主时钟，并通过一块 ZCU102 评估板执行 PTP 测试。

1.我们需要在 Keysight Studio 中设置时间同步模式。该选项位于“Setup > Instrument Configuration”下。

2.然后，将其“Mode”设置为“Master”，并将“Domain”值设置为 24：

3.创建包含以下内容的 ksightSyncE_min.cfg 文件，然后将该文件与其他启动文件一起复制到 ZCU102 评估板中。

[global]

domainNumber 24

clock_servo nullf

注释：“nullf”代表始终将频率偏移调整为零的伺服器（适用于 SyncE 节点）。

“domainNumber”需与 PTP 主时钟内定义的域号保持一致。

4.在 ZCU102 评估板上运行以下命令以启动 PTP 测试。

ptp4l -m -A -i eth0 -f /media/sd-mmcblk0p1/xdc_keysight/ptp/ksightSyncE_min.cfg -s -2

ZCU102 上的 Keysight 配置演示

在这一部分中，我们将 Keysight Studio 用作 O-DU，生成 C 层/U 层数据包，并通过一根 10G 以太网电缆将其传输至 ZCU102 评估板。在这一演示中，我们需要弄清楚 ZCU102 评估板启动后需要执行哪些命令，以及如何查看前传接口的状态。

1.首先，我们需要使用 Keysight Signal Studio Pro for 5G NR 来配置所需的“Carrier”设置。

我们来确定需要添加哪种类型的载波：“Downlink”、“Uplink”、还是 PRACH。

2.在本篇博文中，我们对 DL CC1 的配置如下：40 个 RB、“Numerology”为 1、单时隙、每时隙 14 个符号。起始符号 ID 为 0。

3.将设置文件另存为 .scp 格式，然后关闭 Signal Studio。

4.接下来，启动 Keysight Open RAN Studio，然后打开上一步中保存的 .scp 文件。

5.设置“C/U Plane Builder Configuration”。

6. eAXC ID 字段位宽设置为 4、1、3、8，eAXC ID 设置为 0000。

注释：对于一个 eAxC 通道，ID 应从 0000 开始。ORAN IP 不接受 0001。

7.现在，为 Signal Studio Pro 中配置的所有载波分配 eAxC ID。如果不执行此操作，后续步骤将出现错误：

8.导出激励文件。此步骤会生成 pcap 文件，即在 O-DU (Keysight) 和 O-RU（ZCU102 评估板）之间传输的以太网数据包。

9.单击“Load Stimulus”，然后单击“Play”。

10.Keysight 设置至此已完成，现在我们需要启动 ZCU102 评估板。

启动评估板后，我们可以参考xorif-apps 示例，以了解如何配置 ORAN IP。

xorif-apps 示例：

https://github.com/Xilinx/wireless-xorif/tree/master/src/xorif-app

注释：“xorif-app -help”可显示 xorif-app 的帮助菜单

a. 首先，我们需要连接套接字 eth0：

xorif-app -v -s -i -e eth0 &

b. xorif-app 服务器需要先进行初始化，然后才能正确接受大部分命令。

xorif-app -v -c init

c. 现在，我们来运行命令以配置载波设置

## set eAxC_id

xorif-app -c "set eAXC_id 4 1 3 8"

eAXC_id 应与第 6 步中的 GUI 设置保持一致。

## set ru_ports

xorif-app -c "set ru_ports 8 5 192 0 128 64"

注释：这用于设置 RU 端口 ID。

例如，如果使用 xorif_set_ru_ports (8, 5, 0xC0, 0, 0x80, 0x40)，则需要对值 0xC0 与其他掩码位执行与运算。

PRACH 掩码为 0x80，因此 ID 为 0xC0 AND 0x80 = 1000 0000（二进制），[7:6] 为 10（二进制）=2 （十进制），这是最终的 RU_Port_ID。

如果将 PRACH 掩码设置为 0xC0，与运算所得出的值为 1100 0000，[7:6] 为 11（二进制）=3（十进制），那么最终的 RU_Port_ID 为 3。

在本篇博文中，用户值为 0。对已定义的位进行掩码处理后，RU 端口 ID 为 0000。这就是非 PRACH 数据的值，与第 6 步中设置的值一致。

## CC 0 配置

xorif-app -c “configure 0”
xorif-app -c “enable 0”

在执行每条命令后，status=0 表示您已成功设置 CC 配置。

如果要查看前传接口的状态，可以使用以下命令：

xorif-app -c “get fhi_stats”

如您所见，所有 DL Rx 数据包均已准时到达，这意味着收到的所有 C 层和 U 层数据包都在接收窗口内到达。

ORAN_Tx_* 值均为 0，因为我仅从 Keysight Studio 生成了 DL 通道。

本篇博文完整演示了从设计生成到评估板启动后完成 API 配置的全过程。

可从 GitHub 仓库 oran-radio-ifdochtml 下的 index.html 中获取完整的 xorif-app API 文档。

打开该文档后，转到“Modules”部分。

您会看到所有模块的列表及相关描述。

现在，您可用尝试不同的命令了。