从零开始USRP+GNRRADIO系列（基础入门篇）

usrp简介

通用软件无线电外设（USRP）是由Ettus Research及其母公司National Instruments设计和销售的一系列软件定义无线电。 USRP产品系列由Matt Ettus领导的团队开发，旨在成为一个相对便宜的软件无线电硬件平台，并且常用于研究实验室，大学和业余爱好者。
大多数USRP通过高速链路连接到主机，基于主机的软件用它来控制USRP硬件和发送/接收数据。一些USRP型号还将主机的一般功能与嵌入式处理器集成在一起，使USRP设备能够以独立的方式运行。
USRP系列专为可访问性而设计，许多产品都是开源硬件。选择的USRP型号的电路板原理图可免费下载; 所有USRP产品均由开源UHD驱动程序控制，该驱动程序是免费的开源软件。USRP通常与GNU Radio软件套件一起使用，以创建复杂的软件定义无线电系统。

下图非常形象的展示了整个SDR的发射过程，PC和USRP之间用USB链接，PC端运行SDR程序，将数据传输给USRP，经过数字域处理后DAC给模拟域发送出去。

USRP系列型号一览图：

后面的章节都将是通过usrpB210进行展开，使用的开发环境是GNU Radio ，
GNU Radio是一个免费的开源软件开发工具包，它提供信号处理模块来实现软件无线电。它可以与现成的低成本外部 RF 硬件一起使用来创建软件定义的无线电，或者用于纯仿真环境。它广泛用于业余爱好者、学术和商业环境，以支持无线通信研究和现实世界的无线电系统。
安装过程就不在此处陈述了，安装包和安装流程链接
链接：https://pan.baidu.com/s/1x3bMr-xdBDhEnUm_QPpcNg
提取码：eh5r

创建第一个usrp图

GNU Radio包含了许多通信组件模块，是一个可以用来研发无线通信系统的集成工具库。在本文中，我们将介绍如何使用GRC（gnuradio-companion的简写，GNU Radio的图形化界面编程工具，类似于simulink）来创建不同的通信程序。
安装完gnuradio后，在linux命令行输入

sudo gnuradio-companion

界面如下，下图是一个简单的环回电路，就是自发自收
定义了全局变量samp_rate=32k，右上角可调节的变量frq=[0-1M]。
signal source即是信号源，采样率32k，正弦波。两个正弦波相乘，通过USRP的TX/RX端口发送出去（上变频到5G）。
下面则是USRP的RX2端口接收（从5G下变频），用QT GUI Time Sink（时域示波器），QTGUI Sink（综合各种显示器件的组件）来显示结果。

USRP Sink的配置界面

其中比较重要的参数，
Input Type：输入数据类型
Device Address：设备地址是一个分隔字符串，用于定位系统上的UHD设备。如果留空，将使用找到的第一个UHD设备。

Clock Rate [Hz]：定义usrp的时钟频率，一般默认。
Num Channels：选择此多USRP配置中的通道总数（输入通道数量）。例如：4个主板，每个板2个通道=总共8个通道。
Sample Rate：采样率。

RF OPTIONS中，
Chx Center Frequency：中心频率是RF链的总频率（即上变频的载波频率）
Chx Gain Value：当使用默认的“绝对”增益类型时，增益值介于0和USRP的最大增益之间（通常在70到90之间）。当使用“归一化”增益类型时，它将始终为0.0到1.0，其中1.0将映射到所使用的USRP的最大增益。
Chx Antenna：发射的天线
Chx Bandwidth：USRP的抗锯齿滤波器使用的带宽。要使用默认带宽筛选器设置，该值应为零。
USRP SOURCE中的配置类似，基本一样。

C++自定义模块

这一部分建议先看完GRC Boulogeorgos实例程序分析后再回过来看这个，就会清楚一些。
这里要用到gr_modtool工具来帮助创建框架，不用担心，这个一般安装了gnuradio就会带有这个。
使用指令

gr_modtool newmod test1 

创建一个名字为test1的框架，会产生如下的文件。

gr-mysource中有多个子目录。其中：
1）用C/C++写的程序都将放在lib文件夹中，而C/C++的头文件放在include文件夹中（如果它们是接口），或者放在lib文件夹中（如果它们只在编译时用到，在安装之后用不到，如*_impl.h文件）。
2）用python写的程序都将放在python文件夹中，包括未安装的测试单元和已安装的python模块。
3）虽然GNU Radio的模块是用C++写的，但这些模块可以在python中调用，这是通过SWIG（the simplified wrapper and interface generator）的帮助。SWIG的相关文件放在swig文件夹中。
4）如果想让自定义模块在GNU Radio图形界面（GRC）中也是可用的，就需要在grc文件夹中添加.xml描述文件。
5）在docs文件夹中包含一些说明，可以使用Doxygen和Sphinx从C++文件和python文件中提取文件的说明。
6）在apps文件夹中包含一些完整的已安装到系统的应用程序（包括在GRC中执行或单独执行的文件）。
7）examples文件夹用来保存例子，供其他开发者查看模块如何使用。
这个构建系统还带来了一些其它独立的包，比如Cmakelist.txt文件（存在于每一个子目录中）和cmake的文件夹。

然后上面创建的test1文件夹中输入指令

gr_modtool add -t general -l cpp test1_1

添加一个新的模块。建议不要C++ QAcode，可能带来未知bug。

然后需要修改lib文件夹中的test1_1_impl.cc，如果.cc中添加了其他的函数则需要再.h中声明。

图中带<>的是需要修改的，修改后的代码如下参考

namespace gr {namespace test1 {test1_1::sptrtest1_1::make( ){return gnuradio::get_initial_sptr(new test1_1_impl());}/** The private constructor*/test1_1_impl::test1_1_impl( ): gr::block("test1_1",gr::io_signature::make(<+MIN_IN+>, <+MAX_IN+>, sizeof(<+ITYPE+>)),gr::io_signature::make(<+MIN_OUT+>, <+MAX_OUT+>, sizeof(<+OTYPE+>))){}/** Our virtual destructor.*/test1_1_impl::~test1_1_impl(){}voidtest1_1_impl::forecast (int noutput_items, gr_vector_int &ninput_items_required){/* <+forecast+> e.g. ninput_items_required[0] = noutput_items */}inttest1_1_impl::general_work (int noutput_items,gr_vector_int &ninput_items,gr_vector_const_void_star &input_items,gr_vector_void_star &output_items){const <+ITYPE+> *in = (const <+ITYPE+> *) input_items[0];<+OTYPE+> *out = (<+OTYPE+> *) output_items[0];// Do <+signal processing+>// Tell runtime system how many input items we consumed on// each input stream.consume_each (noutput_items);// Tell runtime system how many output items we produced.return noutput_items;}} /* namespace test1 */
} /* namespace gr */

写.cc文件的时候可以参考类似的官方写好的文件进行修改，就不用完全自己来写。

还有要修改python文件夹中的qa_test1.py文件，这个代码相当于测试.cc代码正确性。当然不写也是可以生成的。参考如下图
然后返回上一级，创建一个build文件夹并进入，
1.输入指令cmake …/
2.输入指令make
3.输入指令make test
4.返回上一级，输入指令gr_modtool makexml test1 让工具自动生成XML文件，将block添加到GRC中。
5.回到build目录中更新文件库，即输入指令 make install。
就可以在grc界面右侧找到自己的组件了。

基础篇至此结束