USRP N210 обеспечивает возможность обработки с высокой пропускной способностью и широким динамическим диапазоном.

USRP N210 предназначен для требовательных коммуникационных приложений, требующих такой быстрой разработки. Архитектура продукта включает Xilinx® Spartan® 3A-DSP 3400 FPGA, двойной АЦП со скоростью 100 Мвыб/с, двойной ЦАП со скоростью 400 Мвыб/с и подключение Gigabit Ethernet для потоковой передачи данных на хост-процессоры и с них. Модульная конструкция позволяет USRP N210 работать в диапазоне от постоянного тока до 6 ГГц, а порт расширения позволяет синхронизировать несколько устройств серии USRP N210 и использовать их в конфигурации MIMO. Дополнительный модуль GPSDO также можно использовать для настройки эталонных часов USRP N210 в пределах 0,01 ppm от мирового стандарта GPS. USRP N210 может передавать данные со скоростью до 50 MS/s в хост-приложения и обратно. Пользователи могут реализовывать пользовательские функции в структуре FPGA, или во встроенном 32-битном программном ядре RISC. USRP N210 предоставляет большую FPGA, чем USRP N200, для приложений, требующих дополнительной логики, памяти и ресурсов DSP. FPGA также предлагает возможность обработки до 100 Мвыб/с как в направлении передачи, так и в направлении приема. Прошивку ПЛИС можно перезагрузить через интерфейс Gigabit Ethernet.
Дополнительные ресурсы
Включено в этот комплект:

USRP N210
1 гигабитный Ethernet-кабель
Источник питания
2 кабеля SMA-переборки
Дополнительные ресурсы:

USRP N200/N210 Руководство пользователя
Документация API аппаратного драйвера USRP (UHD)
Стабильные двоичные файлы UHD
Исходный код UHD на Github
Ресурсы ПЛИС
Рекомендуемые дочерние платы и аксессуары:

Дочерние платы 40 МГц —  UBX ,  WBX ,  SBX ,  CBX
Комплект обратной петли
Комплект GPSDO (OCXO)
Монтаж в стойку для USRP N200 и N210

Список сравнительных характеристик

• Аппаратные возможности:
  • 1 слот для платы приемопередатчика
  • Вход внешнего опорного сигнала PPS
  • Вход внешнего опорного сигнала 10 МГц
  • Общая ссылка на кабель MIMO
  • Фиксированная тактовая частота 100 МГц
  • Опция внутреннего GPSDO (только N2x0)
• Возможности ПЛИС:
  • 2 цепи RX DDC в FPGA
  • 1 цепь TX DUC в FPGA
  • Временные команды в FPGA (только N2x0)
  • Выборка по времени в FPGA
  • 16-битные и 8-битные режимы выборки (sc8 и sc16)
    • Полоса пропускания ВЧ до 25 МГц с 16-битными выборками
    • Полоса пропускания ВЧ до 50 МГц с 8-битными выборками

Загрузите изображения на SD-карту (только USRP2)

Предупреждение! Используйте usrp2_card_burnerс осторожностью. Если вы укажете неправильный узел устройства, вы можете перезаписать жесткий диск. Убедитесь, что --dev=указана SD-карта.

Предупреждение! С USRP2 можно использовать SD-карты сторонних производителей. Однако некоторые типы SD-карт не будут взаимодействовать с CPLD:

• Карты могут быть SDHC, что не является поддерживаемым интерфейсом.
• Карты могут иметь неожиданные временные характеристики.

По этим причинам мы рекомендуем вам использовать SD-карту, поставляемую с USRP2.

Используйте инструмент для записи карт (UNIX)

sudo <путь-установки>/lib/uhd/utils/usrp2_card_burner_gui.py

-- ИЛИ --

cd <путь-установки>/lib/uhd/utils
sudo ./usrp2_card_burner.py --dev=/dev/sd<XXX> --fpga=<path_to_fpga_image>
sudo ./usrp2_card_burner.py --dev=/dev/sd<XXX> --fw=<путь_к_образу_прошивки>

Используйте --listопцию, чтобы получить список возможных необработанных устройств. Результат списка будет отфильтровывать разделы диска и устройства, слишком большие для SD-карты. Опция списка реализована в Linux, Mac OS X и Windows.

Используйте инструмент для записи карт (Windows)

<путь_к_python.exe> ​​<путь-установки>/lib/uhd/utils/usrp2_card_burner_gui.py

Загрузите изображения во встроенную вспышку (только серия USRP-N)

Серия USRP-N может быть перепрограммирована по сети для обновления или изменения прошивки и образов FPGA. При обновлении образов всегда записывайте образы FPGA и микропрограммы перед выключением питания. Это гарантирует, что при перезагрузке устройства у него будет совместимый набор образов для загрузки.

Используйте загрузчик изображений

Использовать изображения по умолчанию:

uhd_image_loader --args="type=usrp2,addr=<IP-адрес>"

Используйте пользовательские образы:

uhd_image_loader --args="type=usrp2,addr=<IP-адрес>" --fw-path="<путь прошивки>" --fpga-path="<путь ПЛИС>"

Если вы хотите сразу применить это изображение, добавьте reset аргумент:

uhd_image_loader --args="type=usrp2,addr=<IP-адрес>,reset"

USRP отключится от сети на короткое время и перезагрузится.

Примечание. Для разных версий аппаратного обеспечения требуются разные образы FPGA. Определите номер версии по наклейке на задней панели корпуса. Используйте этот номер, чтобы выбрать правильный образ FPGA для вашего устройства.

Восстановление устройства и блокировка

Можно привести устройство в непригодное для использования состояние, загрузив плохие изображения. К счастью, серию USRP-N можно загрузить с безопасного (доступного только для чтения) образа. После загрузки безопасного образа пользователь может снова загрузить изображения на устройство.

Кнопка безопасного режима представляет собой кнопочный переключатель (S2), расположенный внутри корпуса. Чтобы загрузить безопасный образ, удерживайте кнопку безопасного режима во время выключения и включения устройства. Продолжайте удерживать кнопку, пока светодиоды на передней панели не замигают и не загорятся.

В безопасном режиме устройство USRP-N всегда будет иметь IP-адрес 192.168.10.2 .

Дополнительные сведения об использовании внешних инструментов для разблокировки устройства, даже если это не удается, см . в разделе Разблокировка устройства серии N.

Настройка сети

USRP2 поддерживает только Gigabit Ethernet и не будет работать с интерфейсом 10/100 Мбит/с. Однако интерфейс 10/100 Мбит/с можно косвенно подключить к USRP2 через коммутатор Gigabit Ethernet.

Настройка хост-интерфейса

USRP2 обменивается данными на уровне IP/UDP через гигабитный Ethernet. IP-адрес USRP2 по умолчанию — 192.168.10.2 . Вам нужно будет настроить интерфейс Ethernet хоста со статическим IP-адресом, чтобы обеспечить связь. Рекомендуется адрес 192.168.10.1 и маска подсети 255.255.255.0 .

В системе Linux вы можете очень легко установить статический IP-адрес с помощью команды «ifconfig»:

sudo ifconfig <интерфейс> 192.168.10.1

Обратите внимание, что interfaceобычно это что-то вроде eth0 . Вы можете узнать имена сетевых интерфейсов на вашем компьютере, запустив ifconfig без каких-либо параметров:

ifconfig -a

Примечание. При использовании программного обеспечения UHD, если IP-адрес для USRP2 не указан, программное обеспечение будет использовать широковещательные пакеты UDP для обнаружения USRP2. В некоторых системах брандмауэр блокирует широковещательные пакеты UDP. Рекомендуется изменить или отключить настройки брандмауэра.

Несколько устройств на хост

Для максимальной пропускной способности рекомендуется один интерфейс Ethernet на каждый USRP2, хотя несколько устройств могут быть подключены через коммутатор Gigabit Ethernet. В любом случае каждый интерфейс Ethernet должен иметь свою подсеть, и соответствующему устройству USRP2 должен быть присвоен адрес в этой подсети. Пример:

• Конфигурация для устройства USRP2 0:
  • Ethernet-интерфейс IPv4-адрес: 192.168.10.1
  • Маска подсети интерфейса Ethernet: 255.255.255.0
  • IPv4-адрес устройства USRP2: 192.168.10.2
• Конфигурация для устройства USRP2 1:
  • Ethernet-интерфейс IPv4-адрес: 192.168.20.1
  • Маска подсети интерфейса Ethernet: 255.255.255.0
  • IPv4-адрес устройства USRP2: 192.168.20.2

Изменить IP-адрес USRP2

Вам может понадобиться изменить IP-адрес USRP2 по нескольким причинам:

• чтобы удовлетворить вашу конкретную конфигурацию сети
• использовать несколько USRP2 на одном хост-компьютере
• установить известный IP-адрес в USRP2 (если вы забыли)

Способ 1

Чтобы изменить IP-адрес USRP2, вы должны знать текущий адрес USRP2, и сеть должна быть правильно настроена, как описано выше. Выполните следующие команды: :

cd <путь-установки>/lib/uhd/utils
./usrp_burn_mb_eeprom --args=<дополнительные аргументы устройства> --values="ip-addr=192.168.10.3"

Способ 2 (только для Linux)

Этот метод предполагает, что вы не знаете IP-адрес вашего USRP2. Он использует необработанные пакеты Ethernet для обхода уровня IP/UDP для связи с USRP2. Выполните следующие команды:

cd <путь-установки>/lib/uhd/utils
судо ./usrp2_recovery.py --ifc=eth0 --new-ip=192.168.10.3

Проблемы со связью

При первой настройке машины для разработки у вас могут возникнуть различные трудности при обмене данными с устройством USRP. Следующие советы призваны помочь сузить круг и диагностировать проблему.

RuntimeError: нет ответа управления

Это распространенная ошибка, возникающая, когда вы установили подсеть сетевого интерфейса, отличную от подсети сетевого интерфейса устройства USRP. Например, если ваш сетевой интерфейс настроен на 192.168.20.1 , а устройство USRP — на 192.168.10.2 (обратите внимание на разницу в третьих цифрах IP-адресов), вы, скорее всего, увидите сообщение об ошибке «нет ответа на управление».

Исправить это просто — просто установите IP-адрес хост-компьютера в ту же подсеть, что и ваше устройство USRP. Инструкции по настройке IP-адреса приведены в предыдущем разделе этой документации.

Проблемы с брандмауэром

Если IP-адрес не указан, обнаружение устройств рассылает UDP-пакеты с каждого интерфейса Ethernet. Многие брандмауэры блокируют ответы на эти широковещательные пакеты. Если отключение брандмауэра вашей системы или указание IP-адреса приводит к обнаружению устройства, возможно, ваш брандмауэр блокирует ответы на широковещательные пакеты UDP. В этом случае мы рекомендуем вам отключить брандмауэр или создать правило, разрешающее все входящие пакеты с исходным портом UDP 49152 .

Пропингуйте устройство

Устройство USRP будет отвечать на эхо-запросы ICMP. Успешный ответ на эхо-запрос означает, что устройство загрузилось правильно и использует ожидаемый IP-адрес.

пинг 192.168.10.2

Мониторинг последовательного вывода

Прочтите последовательный порт, чтобы получить подробные выходные данные отладки от встроенного микроконтроллера. Микроконтроллер выводит полезную информацию об IP-адресах, MAC-адресах, управляющих пакетах, настройках быстрого пути и загрузке. Используйте стандартный последовательный преобразователь уровня USB в 3,3 В со скоростью 230400 бод. Подключите GND к земле преобразователя и подключите TXD к приему преобразователя. Вывод RXD можно оставить неподключенным, так как это только односторонняя связь.

• USRP2: последовательный порт расположен на задней панели
• N210: последовательный порт расположен с левой стороны

Мониторинг сетевого трафика хоста

Используйте Wireshark для мониторинга пакетов, отправленных и полученных с устройства.

Адресация устройства

Конфигурация одного устройства

В конфигурации с одним устройством устройство USRP должно иметь уникальный адрес IPv4 на главном компьютере. USRP можно идентифицировать по его IPv4-адресу, разрешимому имени хоста или другими способами. См. примечания по применению в разделе « Идентификация устройства» . Обратите внимание, что эту схему адресации также следует использовать с интерфейсом multi_usrp .

Пример представления строки адреса устройства для USRP2 с IPv4-адресом 192.168.10.2 :

адрес=192.168.10.2

Конфигурация нескольких устройств

В конфигурации с несколькими устройствами каждое устройство USRP должно иметь уникальный адрес IPv4 на главном компьютере. Ключи параметров адреса устройства должны иметь суффикс с индексом устройства. Каждый ключ параметра должен иметь формат <key><index>. Используйте эту схему адресации с интерфейсом uhd::usrp::multi_usrp .

• Порядок, в котором индексируются устройства, соответствует индексации каналов передачи и приема.
• Индексация ключей обеспечивает такую ​​же степень детализации идентификации устройства, как и в случае с одним устройством.

Пример представления строки адреса устройства для 2 USRP2 с IPv4-адресами 192.168.10.2 и 192.168.20.2 :

адрес0=192.168.10.2, адрес1=192.168.20.2

Использование кабеля MIMO

Кабель MIMO позволяет двум устройствам USRP совместно использовать эталонные часы, синхронизацию времени и интерфейс Ethernet. Одно из устройств будет синхронизировать свои часы и эталоны времени с кабелем MIMO. Это устройство будет называться ведомым, а другое устройство — ведущим.

• Ведомое устройство получает часы и эталоны времени от ведущего устройства.
• Ведущий и ведомый могут использоваться по отдельности или в конфигурации с несколькими устройствами.
• Внешняя синхронизация не является обязательной и должна подаваться только на ведущее устройство.

Общий режим Ethernet

В режиме общего Ethernet только одно устройство в конфигурации может быть подключено к Ethernet.

• Эталон часов, эталон времени и данные передаются по кабелю MIMO.
• Главный и подчиненный должны иметь разные адреса IPv4 в одной и той же подсети.

Двойной режим Ethernet

В режиме двойного Ethernet оба устройства в конфигурации должны быть подключены к Ethernet.

• По кабелю MIMO передаются только эталонные часы и эталонное время.
• Ведущий и подчиненный должны иметь разные адреса IPv4 в разных подсетях.

Настройка подчиненного устройства

Чтобы ведомое устройство могло синхронизироваться с ведущим по кабелю MIMO, на ведомом устройстве должна быть установлена ​​следующая конфигурация часов: :

usrp->set_time_source( "mimo" , slave_index);
usrp->set_clock_source( "mimo" , slave_index);

Альтернативное направление трансляции

Устройство USRP можно запрограммировать на отправку RX-пакетов альтернативному адресату IP/UDP.

Установите подсеть и шлюз

Чтобы использовать альтернативный пункт назначения потоковой передачи, устройство должно иметь возможность определить, находится ли адрес назначения в пределах его подсети, и соответствующий ARP. Поэтому пользователь должен убедиться, что адреса подсети и шлюза запрограммированы в EEPROM устройства.

Выполните следующие команды:

cd <путь-установки>/lib/uhd/utils
./usrp_burn_mb_eeprom --args=<дополнительные аргументы устройства> --values="subnet=255.255.255.0, gateway=192.168.10.2"

Создайте принимающий стример

Установите значения «addr» и «port» аргументов потока в альтернативное место назначения. Пакеты будут отправлены в этот пункт назначения, когда пользователь введет команду потока.

//создаем приемный стример, тип хоста не имеет значения
uhd::stream_args_t stream_args( "fc32" );

//разрешаемый адрес и порт для удаленного сокета udp
stream_args.args[ "адрес" ] = "192.168.10.42" ;
stream_args.args[ "порт" ] = "12345" ;

//создаем стример
uhd::rx_streamer::sptr rx_stream = usrp->get_rx_stream(stream_args);

// выдать команду потока
uhd::stream_cmd_t stream_cmd( uhd::stream_cmd_t::STREAM_MODE_NUM_SAMPS_AND_DONE );
stream_cmd.num_samps = total_num_samps;
stream_cmd.stream_now = истина ;
usrp->issue_stream_cmd(stream_cmd);

Примечание. Вызов recv()этого объекта стримера должен привести к тайм-ауту.

Примечания по установке оборудования

Светодиоды на передней панели

Светодиоды на передней панели могут быть полезны при устранении проблем с аппаратным и программным обеспечением. Светодиоды показывают следующее о состоянии устройства:

• Светодиод A: передача
• Светодиод B: кабельное соединение MIMO
• Светодиод C: прием
• Светодиод D: прошивка загружена
• Светодиод E: контрольная блокировка
• Светодиод F: CPLD загружен

Опорная частота - 10 МГц

При использовании внешнего эталонного тактового генератора с частотой 10 МГц прямоугольная волна обеспечит наилучшие характеристики фазового шума, но синусоида допустима. Для опорных часов требуется следующий уровень мощности:

• USRP2 от 5 до 15 дБм
• N2XX от 0 до 15 дБм

PPS - импульс в секунду

Для использования сигнала PPS для синхронизации временных меток требуется сигнал прямоугольной формы со следующей амплитудой:

• USRP2 5Vpp
• N2XX от 3,3 до 5 В (размах)

Проверьте ввод PPS с помощью следующего приложения:

• <args>являются аргументами адреса устройства (необязательно, если на вашем компьютере установлено только одно устройство USRP)

  cd <путь-установки>/lib/uhd/examples ./test_pps_input –args=<args>

Внутренний GPSDO

См. Внутренний GPSDO (модели USRP-N2x0/E1X0) для получения информации о настройке и использовании внутреннего GPSDO.

Разное

Доступные датчики

Следующие датчики доступны для материнских плат USRP2/N-Series; их можно запросить через API.

• mimo_locked — ссылка на часы, заблокированная по кабелю MIMO
• ref_locked - заблокирована ссылка на часы (внутренняя/внешняя)
• другие датчики добавляются при включении GPSDO

Несколько каналов приема

В FPGA есть две полные цепочки DDC. В случае с одним каналом всегда используется только одна цепь. Для приема с обоих каналов пользователь должен установить спецификацию подустройства RX . Это оборудование имеет только один слот для дочерней платы, который был удачно назван слотом A.

В следующем примере установлен TVRX2. Канал 0 поступает от подустройства RX1 , а канал 1 поступает от подустройства RX2 ( RX1 и RX2 — это порты антенны на дочерней плате TVRX2):

usrp->set_rx_subdev_spec( "A:RX1 A:RX2" );

Разблокировка устройства N-серии

Вам понадобиться:

• Программатор JTAG: подключите его к разъему JTAG на материнской плате, как показано в приложении.
• Xilinx 'iMPACT': запуск и отмена мастеров нового проекта. У вас должен остаться экран, показывающий одну микросхему FPGA в основном документе (автоматически обнаруженную программистом).

JTAG-соединение N2x0

Загрузите последние образы FPGA, например, используя файлы uhd_images_downloader.

В архиве под прошивкой/образами есть подкаталог под названием «bit». Используйте Impact для загрузки usrp_n210_r4_fpga.bit через программатор (имя файла может отличаться в зависимости от типа и версии вашего устройства).

Теперь USRP должен иметь возможность обмениваться данными по сети (вы увидите, как загораются некоторые светодиоды и устанавливается сетевое соединение). Следующим шагом будет прошивка устройства и программирование серийного номера. Оба эти шага можно выполнить с UHD (шаг JTAG завершен).

Чтобы быть уверенным, запустите, uhd_find_devices и он должен появиться в списке — запомните этот IP-адрес для утилиты загрузки изображений (должен быть 192.168.10.2 — убедитесь, что настройки вашей сети позволяют вам общаться с этой подсетью!).

Первый шаг — прошить образ устройства в безопасном режиме, а затем выполнить обычную прошивку — и то, и другое с помощью утилиты UHD Image Loader.

Убедитесь, что у вас установлено UHD и предыдущие изображения, и следуйте инструкциям в разделе Загрузка изображений на SD-карту (только USRP2) . Вы можете комбинировать аргументы --fw-pathи --fpga-pathв один вызов загрузчика изображений.

Вы, вероятно, будете использовать "usrp_n210_fw.bin" для прошивки и "usrp_n210_r4_fpga.bin" для параметров образа FPGA (используйте полный/относительный путь к файлу, если ваш текущий каталог отличается от каталога изображений).

uhd_image_loader --args="type=usrp2,addr=192.168.10.2,безопасность при перезаписи" --fw-path=usrp_n210_fw.bin --fpga-path=usrp_n210_r4_fpga.bin

Используйте overwrite-safe опцию в первый раз, а затем повторите без нее во второй раз. Не забудьте выключить и снова включить устройство после прошивки.

Вы можете изменить обычный IP-адрес, следуя инструкциям в разделе Изменение IP-адреса USRP2 .

Если вы запустите uhd_usrp_probe, вы увидите ключи EEPROM вверху. Пример:

Материнская плата: N210r4
 оборудование: 2577
 MAC-адрес: a0:36:fa:25:34:a7
 IP-адрес: 192.168.10.4
 подсеть: 255.255.255.255
 шлюз: 255.255.255.255
 GPS: нет
 серийный номер: EAR14U7UP

Если вам нужно изменить что-либо из них, вы сможете запустить:

usrp_burn_mb_eeprom --key=<ключ> --val=<значение>

установить «mac-addr», «serial» и «Mboard».

Известные вопросы

• При установке clock_source значения external, но без предоставления внешней ссылки, бывают случаи, когда сообщается об успешной блокировке даже при отсутствии тактового сигнала, что может привести к ложным срабатываниям. В некоторых случаях может помочь прерывание входа часов.