RFSoCADC监控器及监控方法技术

本公开提供一种RFSoC ADC监控器，包括：RFDC单元，通过ADC模块将接收的模拟信号转换成数字信号并下变频得到ADC信号；信号截取单元，与所述RFDC单元相连，用于对所述ADC信号进行比特截取得到截位数据；快照单元，与所述信号截取单元先练，用于读取所述截位的数据，并写入到寄存器；控制单元，用于启动或关闭所述ADC模块；以及显示单元，用于实时显示ADC模块的运行状态。同时本公开还提供一种RFSoC ADC监控器的监控方法，人机交互界面友好、控制方式非常灵活，并很大简化设计架构。并很大简化设计架构。并很大简化设计架构。

【技术实现步骤摘要】
RFSoC ADC监控器及监控方法


[0001]本公开涉及数字信号
，尤其涉及一种基于RFSoC的ADC监控器及实现方法，可用于射电天文、数字信号处理。

技术介绍

[0002]Xilinx RFSoC是一种单芯片解决方案，相当于Zynq MPSoC和GHz RF采样器多个通道组合的器件，适用于要求高的采样处理。一个RFSoC芯片中封装的组件包括：处理系统(PS)、现场可编程门阵列(FPGA)逻辑结构的可编程逻辑(PL)、8或16通道的RF采样器及软判决前向纠错(SD
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FEC)块。RFSoC的PS包含一个应用程序处理单元(APU)，一个实时处理单元(RPU)以及一组平台管理和安全配置处理器。RFSoC的PL是FPGA逻辑架构的数字电路，该逻辑架构可以为大规模密集型计算提供硬件加速。FPGA架构连接到RFSoC的RFDC(Radio Frequency Data Converter，射频数据转换)，这是视频信号的输入和输出接口。RF DC有两种类型，第一种是RF模数转换器(RF ADC)，第二种是RF数模转换器(RF DAC)。第一代RFSoC RF
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ADC最高采样率可达4GS/s，信号带宽高达4GHz，RF
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DAC的采样率时钟最高支持6.554GS/s，输出信号带宽大于4GHz。RFSoC XCZU28DR器件使用每个tile包含两个block的布局，总共采用4个tile来管理8个ADC块，可以使用自己的锁相环(PLL)生成需要的时钟。每个RF ADC模块都包含几个用于数字下变频器(DDC)的核心处理模块。目前，RFSoC技术初步开始应用到射电天文领域，提高天文数字终端信号采集、处理及传输等个方面的性能。本专利技术提出一种RFSoC ADC监控器及监控方法，采用第一代UltraScale+RFSoC XCZU28DR芯片实现了8个RF ADC通道的高速信号采集及实时监控，提供了友好的人机交互控制界面。
[0003]然而现有的RFSoC ADC监控器使用Xilinx公司开发的RF_DC评估软件，服务器端安装其上位机软件，在RFSoC板子上安装Xilinx提供的Petalinx系统，用户无法修改，灵活性及扩展性差、各种配置和使用方式复杂，并且服务器和RFSoC板子上软件安装需要配置很多依赖环境，安装过程比较复杂及容易出错。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]基于上述问题，本公开提供了一种RFSoC ADC监控器及监控方法，以缓解现有技术中RFSoC ADC监控器配置复杂、灵活性差、人机交互界面不友好等技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本公开提供一种RFSoC ADC监控器，包括：RFDC单元，通过ADC模块将接收的模拟信号转换成数字信号并下变频得到ADC信号；信号截取单元，与所述RFDC单元相连，用于对所述ADC信号进行比特截取得到截位数据；快照单元，与所述信号截取单元先练，用于读取所述截位的数据，并写入到寄存器；控制单元，用于启动或关闭所述ADC模块；以及显示单元，用于实时显示ADC模块的运行状态。
[0008]根据本公开实施例，所述RFDC单元包括ADC模块和对应的多条ADC信号通道，通过
ADC信号通道对模拟信号进行采样后转换为数字信号。
[0009]根据本公开实施例，所述ADC单元通过阈值检测和/或正交调制校正对所述数字信号进行处理，再使用复数混频器和可编程抽取器对数字信号进行下变频得到ADC信号。
[0010]根据本公开实施例，所述ADC信号的数据宽度为128bit，通过每个所述截取单元分成8个16bit宽度数据。
[0011]根据本公开实施例，所述所述RFDC单元包括8个ADC模块和对应的8条ADC信号通道，从而得到包含64个16bit宽度的数据流的截位数据。
[0012]根据本公开实施例，所述快照单元包括8个快照模块，每个所述快照模块包括2路输入，每路输入数据宽度为16bit，每4个快照模块对应一条ADC信号通道的数据读取，共使用32个快照模块。
[0013]根据本公开实施例，所述显示单元的后台服务器通过1Gb网络及katcp协议获取截位数据，再进行解码，将每一个采样的截位数据右移4位生成有效12bit数据。
[0014]根据本公开实施例，通过信号发生器产生模拟信号，信号频率为50MHz，功率为
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15dBm。
[0015]根据本公开实施例，RFSOC通过SD卡模式启动，采用PYNQ3.5系统。
[0016]本公开的另一方面，提供一种RFSoC ADC监控器的监控方法，包括：通过ADC模块将接收的模拟信号转换成数字信号并下变频得到ADC信号；对所述ADC信号进行比特截取得到截位数据；读取所述截位的数据，并写入到寄存器；对所述述ADC模块进行启动或关闭控制；以及实时显示ADC模块的运行状态。
[0017](三)有益效果
[0018]从上述技术方案可以看出，本公开RFSoC ADC监控器及监控方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0019](1)简化了设计架构，容易实现ADC信号采集通道的实时监控，开发效率高，并且可靠稳定；
[0020](2)RF ADC信号采样及监控器配置方式非常灵活，通过脚本程序修改相关的参数，利用katcp协议加载fpg文件、发送控制指令及读取寄存器数据；
[0021](3)开发了友好的人机交互界面，通过图形化界面控制ADC及监控线程，实时显示ADC通道的信号采集状态。
附图说明
[0022]图1为本公开实施例的RFSoC ADC监控器的组成示意图。
[0023]图2为本公开实施例的RFSoC ADC监控器的工作原理框架示意图。
[0024]图3为本公开实施例的RFSoC ADC监控器的控制界面的示意图。
[0025]图4为本公开实施例的RFSoC ADC监控器所使用的ZCU111 ADC tile的架构示意图。
[0026]图5为本公开实施例的RFSoC ADC监控器的实时监控界面显示的监控结果示意图。
[0027]图6为本公开实施例的RFSoC ADC监控器的监控方法的流程示意图。
具体实施方式
[0028]本公开提供了一种RFSoC ADC监控器及监控方法，采用了天文信号处理组(CASPER)推出的开源库，开发了ZCU111 RFSoC电路板ADC高速信号采集及实时监控系统，和普通的vivado开发模式比很大简化了设计架构，容易实现ADC信号采集通道的实时监控，开发效率高，并且可靠稳定。RF ADC信号采样及监控器配置方式非常灵活，通过脚本程序修改相关的参数，利用katcp协议加载fpg文件、发送控制指令及读取寄存器数据。开发了友好的人机交互界面，通过图形化界面控制ADC及监控线程，实时显示ADC通道的信号采集状态。
[0029]为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RFSoC ADC监控器，包括：RFDC单元，通过ADC模块将接收的模拟信号转换成数字信号并下变频得到ADC信号；信号截取单元，与所述RFDC单元相连，用于对所述ADC信号进行比特截取得到截位数据；快照单元，与所述信号截取单元先练，用于读取所述截位的数据，并写入到寄存器；控制单元，用于启动或关闭所述ADC模块；以及显示单元，用于实时显示ADC模块的运行状态。2.根据权利要求1所述的RFSoC ADC监控器，所述RFDC单元包括ADC模块和对应的多条ADC信号通道，通过ADC信号通道对模拟信号进行采样后转换为数字信号。3.根据权利要求1所述的RFSoC ADC监控器，所述ADC单元通过阈值检测和/或正交调制校正对所述数字信号进行处理，再使用复数混频器和可编程抽取器对数字信号进行下变频得到ADC信号。4.根据权利要求2所述的RFSoC ADC监控器，所述ADC信号的数据宽度为128bit，通过每个所述截取单元分成8个16bit宽度数据。5.根据权利要求4所述的RFSoC ADC监控器，所述所述RFDC单元包括8个ADC模块和对应的8条ADC信号通道，从而得...

【专利技术属性】
技术研发人员：托乎提努尔，李健，裴鑫，段雪峰，
申请(专利权)人：中国科学院新疆天文台，
类型：发明
国别省市：