NI-USRP-2小时上手教程

1 基于基于 USRP 的调频收音机和遥控车钥匙的调频收音机和遥控车钥匙 目标目标 采用 Ni 的软件无线电 USRP 平台 结合 LabVIEW 调制工具包 实现 调频收音机 遥控车钥匙的有趣应用 调频收音机的实现有两种方法 一种为反正切方法 一种为 FM 解调方法 两种方法都可以接收到指定频段的广播 遥控车钥匙功能 按下配套的无线车钥匙某个按钮 USRP 接收到脉冲信 号 程序中对其进行解调并且判断 可以自动识别你按下的是哪个键并显示出 来 软件安装 软件安装 1 LabVIEW 2011 2 NI USRP 3 Modulation Toolkit 4 3 2 更低的版本不可用 硬件连接 硬件连接 1 用网线将 USRP 设备与 PC 机连接 由于调频收音机有音频输出 所以要 求计算机有声卡 并且有声音播放器 USRP接收机 PC 网线 2 在控制面板中将 PC 机的 IP 设定为 192 168 10 1 网关为 255 255 255 0 3 连接 USRP 的电源 天线 2 4 在 windows 的开始菜单中 All Programs National Instruments NI USRP 目录 下面找到 NI USRP Configuration Utility 在 Change IP Address 选项卡中应 该能够看到设备 包括 Device ID IP Address Type revision 如果看不到设 备 请点击 Find Devices 来寻找设备 如果需要 可以选定一个设备并且在 右边 New IP Address 栏中输入新 IP 地址 点击 Change IP Address 来修改 USRP 设备的 IP 地址 设备 修改IP 寻找设备 操作流程操作流程 一 一 基于反正切 基于反正切 Arctangent 方法的调频收音机 方法的调频收音机 1 该 Demo 只能使用 USRP 2920 或者 USRP N210 2 找到 Demos 中的 FM Radio Arctangent Method 文件夹 打开 NI USRP FM Demo ArcTan Method LV2011 VI 会看到如下图所示的 基于软件无线电 的调频收音机 前面板 3 3 USRP 参数配置 USRP IP 地址设为当前设备的 IP 正交采样率 设定 为某适合的值 例如 200k 具体参阅该频段广播的说明 载波频率 设定为某个调频收音机的频段 例如 94 7M 或者 101 7M 103 7M 有效天线 设定为 RX1 增益 设定为 25 左右 采样数设为 20000 4 声卡参数配置 声卡采样率 必须设为 44100 5 运行 VI 能够听到调频收音机接收到的信号声音 PC 机要求带有声卡 可以根据个人喜好调节音量 右下角 6 程序框图解释 整体程序框图如下图所示 包含 USRP 编程 反正切处理 以及声卡编程三部分 USRP 编程部分在下图红色框出 包括打开 USRP 接收通道 参数配置 开始采集 连续获取下变频后的基带波形数据 将读出的波形数据存入右边框 出的基带 IQ 移位寄存器中 While 循环左边对移位寄存器初始化 最后停止并 关闭 USRP 释放资源 4 基带波形的反正切处理在下图中间红色框出 首先将基带复数波形向极坐 标转化 然后展开相位 对相位求导 求导后的波形存入右边的移位寄存器 左边小框中对移位寄存器初始化 声卡的编程在下图红色框出 包括声卡参数配置 音量调节 连续向声卡 缓存写入声音数据 最后对声音输出清零 二 二 基于基于 Modulation Toolkit 的调频收音机的调频收音机 1 该 Demo 只能使用 USRP 2920 或者 USRP N210 2 找到 Demos 中的 FM Radio Modulation Toolkit 文件夹 打开 FM Radio Modulation Toolkit vi 可以看到如下图所示的 基于软件无线电的调频收音 机 的前面板 5 3 声卡参数配置 声卡 ID 为 0 采样率 必须为 44100S s 通道数 为 2 每采样比特数 为 16 4 USRP 参数配置 设备 IP 地址 为当前 USRP 2920 或者 USRP N210 的 IP 地址 正交采样率 设定为 200kS s 载波频率 设定为某个 FM 收音机的频段 例如 94 7M 或者 101 7M 103 7M 有效天线 设定为 RX1 增益 设定为 25dB 左右 采样数 为 200000 5 FM 解调配置 布尔控件可以选择是否进行载波修正 FM 偏频 设为 30KHz 载波偏频 显示接收到的载波频率和估计的载波频率之间的偏差 6 运行 VI 能够听到 FM 收音机接收到的信号声音 7 程序框图解释 整体程序框图如下图所示 USRP 编程部分在下图顶部红色框出 包括 USRP 接收机打开 参数配置 6 开始接收 连续读取下变频后的基带波形数据 将读出的波形数据存入右边红 框中的基带 IQ 移位寄存器中 左边的小红框是对移位寄存器的初始化 最后停 止并关闭 USRP 释放资源 下图中间的大红框中是对基带波形的 FM 解调 重采样和快速 FFT 变换 解调后的波形存入右边小红框的移位寄存器 左边小红框中对移位寄存器初始 化 下图底部大红框中是声卡的编程 包括声卡参数配置 初始化 连续向声 卡缓存写入解调后的声音数据 最后对声音输出清零 7 三 三 基于软件无线电的遥控车钥匙 基于软件无线电的遥控车钥匙 Key Fob Decoder OOK 1 该 Demo 只能使用 USRP 2920 或者 USRP N210 2 找到 Demos 中的 Key Fob Decoder OOK 文件夹 这里有两个 VI 其中 keyfob decoder vi 执行 OOK 的解调算法 acquire 315mhz keyfob vi 使用 USRP 采集 315M 信号 显示波形 并调用 keyfob decoder vi 进行解调和判 断 将结果进行显示 打开 acquire 315mhz keyfob vi 会看到如下图所示 的前面板 3 USRP 参数配置 设备名称 中输入 USRP 设备的 IP 地址 正交采样 率 为 200kHz 载波频率 设为 315M 与所使用的无线发射器相匹配 有效天线 为 RX1 或者 RX2 增益 设为合适的数值 1 或者 10 刷新时间间隔 推荐为 0 25s 4 运行程序 按下无线发射器的按钮 在前面板 按下的按钮 中将显示所按下 的是哪个按钮 5 程序框图解释 整体程序框图如下图所示 包括 USRP 编程和基带解调判断 两部分 8 USRP 编程部分在下图中红线大框中 包括 USRP 接收机打开 参数配置 开始采集 连续读取下变频后的基带波形数据 将读出的波形数据存入右边红 框中的基带 IQ 移位寄存器中 左边的小红框是对移位寄存器的初始化 最后停 止并关闭 USRP 释放资源 基带解调和判断编程在 keyfob decoder vi 的子 VI 中完成 位于下图红色 框中 该子 VI 执行 OOK 的解调算法 并判断当前按键的位置 注 本实验采用的无线发射器为 Digi Key 提供的 315 MHz 无线车钥匙 Digi Key