LabVIEW编程开发NI-USRP-编程知识

LabVIEW编程开发NI-USRP

可编程性是SDR的关键特性，它使人们能够将无线电外围设备转换为先进的无线系统。USRP是市场上最开放、最通用的SDR，可帮助工程师在主机和FPGA上使用各种软件开发工具构建系统。

有多种选项可用于对基于SDR的系统的主机进行编程。

使用NI-USRP驱动程序在LabVIEW上编程

LabVIEW是一个图形化数据流编程环境，非常适合设计和实现通信算法。在最基本的层面上，LabVIEW使用NI-USRP驱动程序来指定USRP硬件配置，并发送和接收正确格式化的基带I/Q数据，以便进行主机端信号处理。

如果LabVIEW是您首选的开发环境，应该注意的是，尽管它确实支持一些基于Linux的操作系统，但它主要是基于Microsoft Windows的工具。此外，某些EttusResearch品牌的USRP型号和配置可能不受支持。

使用LabVIEW和NI-USRP驱动程序API在EttusResearch USRP上进行编程

使用开源工作流程进行编程：USRP硬件驱动程序（UHD）和GNU Radio

许多SDR用户更喜欢使用基于C/C++和Python构建的基于文本的开源工具流对USRP硬件进行编程。所有NI和EttusResearch USRP模型都支持USRP硬件驱动程序（UHD），可轻松集成到GNU Radio等开源社区开发的工具。

GNU Radio是一个专为SDR开发人员构建的开源工具。虽然USRP不是GNU Radio支持的唯一无线电，但它是最受欢迎和测试最多的。

使用MATLAB编程

如果MATLAB是您首选的编程工具，则Math Works Communications Toolbox™支持多个USRP模型。支持的型号包括B200、B200mini、X300、N200和N300系列。此外，工程师可以使用MATLAB脚本节点将MATLAB代码直接嵌入到LabVIEW中。

FPGA编程注意事项

许多USRP都配备了具有足够可用容量的大型FPGA，允许用户嵌入特定于其应用的在线信号处理。如硬件部分所述，一些USRP配备了XilinxZynqSOC器件，而另一些则配备了传统的架构FPGA，如Kintex7。可通过两种方式访问USRP上的FPGA：LabVIEW FPGA和RF片上网络（RFNoC）框架。

与许多FPGA开发板或COTSFPGA板不同，USRP建立在通用FPGA框架上，并提供更高级别的抽象。这消除了从基本FPGA板级支持包构建基于FPGA的系统时遇到的一些复杂性。

LabVIEWFPGA

LabVIEWFPGA是LabVIEW的附加扩展，可在NIUSRPRIO设备上对FPGA进行图形化编程。虽然必须熟悉定点数学和时钟逻辑等FPGA概念，但LabVIEW可抽象化硬件和数据接口，并简化寄存器配置和数据移动。LabVIEW FPGA的一个优势是能够使用统一的开发工具链对主机和FPGA进行编程。

是否有想要利用的传统IP？LabVIEW FPGA可以通过组件级IP（CLIP）节点导入外部VHDL或Verilog，从而允许导入非LabVIEWI P。此外，LabVIEW还允许专业用户直接在Vivado工具中导出XilinxVivado项目。

如果LabVIEWFPGA是首选的主机编程工具，请注意，它仅限于基于Windows的操作系统。LabVIEW或LabVIEW FPGA不支持许多Ettus Research设备，例如USRPN300和USRPE300系列。

简单的LabVIEWFPGA功能框图

射频片上网络（RFNoC）框架

对于开源USRP用户，对FPGA进行编程的首选方法是通过RFNoC框架。RFNoC与LabVIEWFPGA一样，是一个数据接口和命令抽象框架，可简化向USRP添加IP的过程，而不必从头开始重新构建整个FPGA板卡支持包。顾名思义，数据以压缩头网络包的形式从无线电流经FPGA。RFNoC框架的核心是一个交叉接口，允许用户简单地将新IP插入交叉连接，并将数据路由到其他IP块或与主机之间的数据。这种网络横杆设计消除了在主机之间传递数据和命令的复杂性。

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厂家没有提供LabVIEW的例子。根据通讯协议的相关的说明，编写了适合项目的程序。程序截图如下所示。