01

什么是軟件無(wú)線電？

軟件定義的無(wú)線電(Software Defined Radio，SDR) 是一種無(wú)線電廣播通信技術(shù)，它基于軟件定義的無(wú)線通信協(xié)議，而非通過(guò)硬連線實(shí)現(xiàn)。頻帶、空中接口協(xié)議和功能可通過(guò)軟件下載和更新來(lái)升級(jí)，而不用完全更換硬件。 以前，在開(kāi)發(fā)無(wú)線電通信設(shè)備時(shí)，工程師必須先開(kāi)發(fā)用于接收并處理特定信號(hào)的接收機(jī)，來(lái)對(duì)特定信號(hào)傳輸進(jìn)行解碼或編碼。

隨著數(shù)字信號(hào)處理與其算法越來(lái)越復(fù)雜，這些信號(hào)處理的平臺(tái)也變得越來(lái)越復(fù)雜，通常需要較為高速的ADC、FPGA以及能將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)串流到計(jì)算機(jī)平臺(tái)的連接芯片等，每個(gè)系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的硬件平臺(tái)不一定是一樣的，這就帶來(lái)了巨大的開(kāi)發(fā)成本。通過(guò)使用軟件無(wú)線電（SDR）設(shè)備進(jìn)行模擬信號(hào)處理，在相同的硬件平臺(tái)上可以同時(shí)兼容運(yùn)行各種不同的軟件程序，不僅節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本，也提高了開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)的效率。

02

什么是ADALM-PLUTO

ADALM-PLUTO 是ADI公司基于其RF捷變收發(fā)器芯片AD9363，開(kāi)發(fā)的一款便攜軟件定義無(wú)線電學(xué)習(xí)模塊，該模塊不僅可應(yīng)用于課堂，向?qū)W生介紹軟件定義無(wú)線電 (SDR)、射頻 (RF)和通信的基礎(chǔ)知識(shí)，也可以作為學(xué)生、工程師或者愛(ài)好者上手軟件無(wú)線電的學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)利器。它將理論和實(shí)際運(yùn)用結(jié)合起來(lái)，連接上主機(jī)時(shí)，它就能充當(dāng)一個(gè)便攜式實(shí)驗(yàn)室，隨時(shí)開(kāi)始你的無(wú)線通信學(xué)習(xí)之旅。在MATLAB,simulink和GNUradio等各種軟件的加持下，你可以使用用戶圖形界面（GUI）進(jìn)行你的設(shè)計(jì)，更加直觀、方便，讓學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)過(guò)程更加便捷，幫助使用者高效地學(xué)習(xí)、工作和探索。

它體積小巧，可以輕松裝進(jìn)衣服口袋或者背包中，使用靈活，采用配備默認(rèn)固件的USB端口供電。該模塊支持OS XTM、WindowsTM和LinuxTM，因此使用者可以在不同的時(shí)間、不同的設(shè)備上學(xué)習(xí)和探索RF系統(tǒng)。

所以ADALM-PLUTO是適用于所有人的。

至于硬件結(jié)構(gòu)，如上圖所示。其核心為一塊Xilinx Zynq-7000 XC7Z010 FPGA。Zynq-7000設(shè)備配備了雙核ARM Cortex-A9處理器，該處理器集成了基于28nm的Artix-7或Kintex-7的可編程邏輯，從而具有出色的每瓦性能和最大的設(shè)計(jì)靈活性。Zynq-7000器件具有多達(dá)660萬(wàn)個(gè)邏輯單元，并提供范圍從6.25Gb/s至12.5Gb/s的收發(fā)器，可為多種嵌入式應(yīng)用（包括多攝像機(jī)驅(qū)動(dòng)器輔助系統(tǒng)和4K2K超高清電視）提供高度差異化的設(shè)計(jì)。

在RF上，ADALM-PLUTO基于AD9363，分別配備了可在全雙工模式下工作的一條接收通道和一條發(fā)射通道。該模塊能夠以高達(dá)61.44MSPS的采樣速率和20MHz的帶寬產(chǎn)生和測(cè)量頻率范圍在325MHz到3800MHz之間的RF模擬信號(hào)。

作為射頻前端芯片的AD9363是一款高性能、高度集成的RF收發(fā)器，設(shè)計(jì)用于3G和4G毫微波蜂窩應(yīng)用。該器件的可編程性和寬帶能力使其成為多種收發(fā)器應(yīng)用的理想選擇。該器件集RF前端與靈活的混合信號(hào)基帶部分為一體，集成頻率合成器，為處理器提供可配置數(shù)字接口，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)導(dǎo)入。它的工作頻率范圍為325 MHz至3.8 GHz，涵蓋大部分特許執(zhí)照和免執(zhí)照頻段。支持的通道帶寬范圍為200 kHz以下至20 MHz。

ADALM-PLUTO里的功率器件則為FPGA、射頻前端、DDR與FLASH提供電能。

在高速信號(hào)處理系統(tǒng)中，需要緩存高速、大量的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器的選擇與應(yīng)用已成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。Micron DDR3L是一種高速CMOS、動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器， 它采用雙倍數(shù)據(jù)速率結(jié)構(gòu)來(lái)完成高速操作。SDR SDRAM一個(gè)時(shí)鐘周期只能傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)位寬的數(shù)據(jù)，因此在相同的數(shù)據(jù)總線寬度和工作頻率下， DDR SDRAM的總線帶寬比SDR SDRAM的總線帶寬提高了一倍。

QSPI Flash是一種具有電可擦除的可編程ROM存儲(chǔ)器，掉電內(nèi)容不會(huì)丟失，按接口可以分為兩大類：并行Flash和串行Flash。并行Flash存儲(chǔ)量大，速度快；而串行Flash存儲(chǔ)量相對(duì)較小，但體積小，連線簡(jiǎn)單，可減小電路面積，節(jié)約成本。QSPI Flash是內(nèi)嵌SPI總線接口的串行Flash，它比起傳統(tǒng)的并行總線接口Flash，節(jié)省了很多的I/O口資源。

ADALM-PLUTO對(duì)比市面上其他軟件無(wú)線電平臺(tái)，其最大優(yōu)點(diǎn)在于其優(yōu)質(zhì)的軟件生態(tài)環(huán)境。它的設(shè)計(jì)資料完全開(kāi)源，而且非常詳細(xì)，同時(shí)還有活躍的開(kāi)發(fā)者社區(qū)供廣大開(kāi)發(fā)者、學(xué)習(xí)者交流討論。其硬件平臺(tái)在保證了性能、品質(zhì)的情況下還能做到低廉的價(jià)格，是其他昂貴軟件無(wú)線電開(kāi)發(fā)平臺(tái)所做不到的事情。

總的來(lái)說(shuō)，ADALM-PLUTO是一款高性能、小體積、簡(jiǎn)單易用的軟件無(wú)線電平臺(tái)，非常適合軟件無(wú)線電的初學(xué)者乃至專業(yè)工程師使用，幫助更多的人更高效率地學(xué)習(xí)、工作和探索。

03

ADALM PLUTO能用來(lái)做什么？

前面提到，PLUTO適用于所有人，能做的事情非常的多。下面是它的三個(gè)典型應(yīng)用案例。期待大家能在Funpack活動(dòng)里、在新的一年里用它做出更多有趣的應(yīng)用。

ADALM-PLUTO QO-100衛(wèi)星全雙工收發(fā)器

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：射頻、無(wú)線通信最好的口袋實(shí)驗(yàn)平臺(tái)PLUTO SDR - Digi-Key Funpack一起玩第五期來(lái)了

文章出處：【微信公眾號(hào)：FPGA入門到精通】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。