隨著5G的全球商用時代的到來,頻譜資源作為重要的戰(zhàn)略資源也越來越被國家重視。軍用或者民用設(shè)備的逐年增多,無線電頻譜資源的需求和其本身的有限性之間的矛盾愈發(fā)顯現(xiàn)。某些不法分子非法利用頻譜資源牟利,危害國家社會安全。因此為了科學化管理頻譜資源,提高頻譜利用率,打擊違法行為,提高頻譜監(jiān)測能力的必要性不言而喻。同時電子設(shè)備智能化、微型化的趨勢已然形成,對于電子設(shè)備的性能和集成度提出了更高的要求。因此設(shè)計開發(fā)便攜式的頻譜監(jiān)測分析設(shè)備具有重要意義。針對以上問題,本文開展了基于嵌入式片上系統(tǒng)平臺的便攜式的頻譜儀的系統(tǒng)設(shè)計研究,研究內(nèi)容包括了頻譜分析的理論基礎(chǔ),整個系統(tǒng)的總體設(shè)計,頻譜分析軟件的功能實現(xiàn)和最終的測試與驗證。本文的具體工作如下:對于頻譜儀系統(tǒng)的總體設(shè)計,從功能需求入手,比較超外差式接收機架構(gòu)和零中頻接收機架構(gòu)的優(yōu)劣,設(shè)計了基于Zynq嵌入式平臺和AD9371射頻收發(fā)器結(jié)合的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。針對本文的設(shè)計需求,實現(xiàn)Zynq的嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境的搭建。同時利用ADI公司提供的Libiio庫編程設(shè)計實現(xiàn)了對AD9371的配置使用。對頻譜監(jiān)測分析工作進行了理論研究,重點研究了信號的各種時頻分... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

AD9371芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第二章頻譜儀的系統(tǒng)設(shè)計方案與設(shè)計平臺15相關(guān)功能組成，其中Cortex-A53MPCore處理器是Armv8架構(gòu)，可以完全后向兼容Armv7架構(gòu)，它能在AArch32和AArch64操作模式切換，允許32位應(yīng)用和64位應(yīng)用在64位操作系統(tǒng)上一起執(zhí)行。具有獨立的32Kb一級緩存和1MB的二級緩存，8級順序執(zhí)行的簡單流水線，能夠提供低功耗，高效率的企業(yè)級性能。實時處理單元（RPU）：用一對基于armv7架構(gòu)的32位Cortex-R5處理器作為實時處理單元，具有專用緊密耦合內(nèi)存(TCM)的實時處理單元，可以實現(xiàn)對本地RAM低延遲訪問，常用于許多關(guān)鍵性安全應(yīng)用。圖2-5ZCU102評估板內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)圖形處理單元（GPU）：圖形處理單元是一個基于ArmMali-400MP2硬件加速器的2D和3D的圖形子系統(tǒng)。擁有一個機和處理器，兩個像素處理器，共享的64KB二級緩存控制器，128位的AXI主總線接口。大量的外設(shè)接口：包括網(wǎng)口、I2C接口、SPI接口、USB、CAN總線、SD卡控制器、高速串行接口、以及通用I/O口。2）PL端

電子科技大學碩士學位論文28ZCU102的SD卡插槽，上電后就可以啟動為整個系統(tǒng)定制的linux系統(tǒng)，測試結(jié)果由后面的測試章節(jié)展示。圖3-2內(nèi)核配置3.3Libiio編寫AD9371控制Libiio庫用于連接Linux工業(yè)輸入/輸出(IIO)子系統(tǒng),它簡化了Linux工業(yè)I/O(IIO)設(shè)備的軟件接口的開發(fā)[45]。該庫抽象了硬件的底層細節(jié)，并提供了一個簡單但完整的編程接口，可用于高級項目。LinuxIIO子系統(tǒng)旨在為數(shù)模，模數(shù)轉(zhuǎn)換器等設(shè)備提供支持，還包括加速度計、陀螺儀、IMUs、電容到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CDCs)、壓力傳感器、光傳感器、溫度傳感器、磁力儀、DDS(直接數(shù)字合成)、PLLs(鎖相環(huán))、可變/可編程增益放大器(VGA、PGA)和射頻收發(fā)器[46]�？梢栽谇度胧絃inux目標上本地使用libiio(本地模式)，或者使用libiio通過USB、以太網(wǎng)或串口從主機Linux、Windows或MAC與相同的目標進行遠程通信。這里主要介紹如何設(shè)計libiio的程序從嵌入式平臺控制AD9371的工作模式，如何從AD9371中獲取數(shù)據(jù)。Libiio的接口函數(shù)模型如圖3-3所示：Libiio庫的最主要的四個結(jié)構(gòu)體是iio_context,iio_device，iio_channel,iio_buffer。一個iio_context對象可能包含了數(shù)個iio_device對象，它代表了整個庫的實例。一個iio_device對象只會與一個iio_context對象有關(guān)，它可能包含了數(shù)個iio_channel對象，比如AD9371就是雙通道的。一個iio_device對象有時候綁定一個iio_buffer對象，表示這個設(shè)備的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

【參考文獻】：
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本文編號：2935294