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5 AD9361 参考设计说明（PS侧软件部分）

5.1 AD9361 no-OS Software 概述

AD9361 no-OS Software是ADI公司提供的AD9361的软件部分，运行在CPU（也就是Zynq的ARM）中，该程序为裸机程序（即无操作系统的程序），可以AD9361各个参数进行配置，对PL中的一些寄存器进行读写，控制发送数据源，控制DMAC（DMA控制器）对发送和接收的数据进行传输，从而实现AD9361的基本功能：对数据的接收、处理和发送。整个程序是使用C语言来完成的。

5.2 AD9361 no-OS Software 顶层目录说明

在ADI官网可以下载到no-OS-Software的源码，下载到的源码包含了很多ADI的收发器，
 列出的是AD9361的no-OS-Software中的文件和文件夹目录结构

目录 子文件 解释说明

console_commands	command.h 、command.c
	console.h、console.c
1	2

platform_altera Altera平台的相关文件（使用Xilinx平台无需该文件）
platform_generic 通用平台的相关文件（使用Xilinx平台无需该文件）
platform_linux Linux平台相关的文件（使用Xilinx平台无需该文件）
platform_xilinx adc_core.h、adc_core.c 模数转换模块控制文件，包括模块的初始化和数据传输等
dac_core.h、dac_core.c 模数转换模块控制文件，包括模块的初始化和数据传输等
Platform.c、platform.h Xilinx平台一些驱动文件
parameters.h 以上文件所用到的参数的宏定义文件
ad9361.c AD9361的驱动文件，比如增益控制函数等
ad9361.h
ad9361_api.c AD9361应用编程接口驱动文件，比如AD9361的初始化函数
ad9361_api.h
common.h 通用驱动文件，包含时钟结构体和通用宏定义
config.h AD9361和 AD9361 API的配置文件
main.c 整个软件部分的main函数文件
util.c util驱动文件
util.h
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表 1 AD9361 no-OS-Software源码目录结构

5.3 main.c文件

main.c文件是main函数所在文件，是整个程序的入口。
main.c文件的开头是需要条件编译的头文件和宏定义。

/****************************Include Files ***********************************/

#include "config.h"
#include "ad9361_api.h"
#include "parameters.h"
#include "platform.h"
#ifdef CONSOLE_COMMANDS
#include "command.h"
#include "console.h"
#endif
#ifdef XILINX_PLATFORM
#include <xil_cache.h>
#endif
#if defined XILINX_PLATFORM || defined LINUX_PLATFORM
#include "adc_core.h"
#include "dac_core.h"
#include "adc_interrupt.h"
#include "SD_card.h"
#endif

因此，在使用时需要根据情况在程序最开始对一些参数进行宏定义，
使用ZC702需要添加语句：
#define XILINX_PLATFORM
如需使用命令行控制AD9361，需要添加语句：
#define CONSOLE_COMMANDS
如需使用ADC的数据捕获功能，需要添加语句：
#define CAPTURE_SCRIPT

然后是命令行函数所用到的一些变量的定义、对AD9361初始化所需要参数的变量定义和AD9361接收和发射端滤波器的定义。

AD9361_InitParam default_init_param = {
    
  /* Identification number */
  0,    //id_no;
  /* Reference Clock */
  40000000UL, //reference_clk_rate
  /* Base Configuration */
  0,    //two_rx_two_tx_mode_enable *** adi,2rx-2tx-mode-enable
  1,    //one_rx_one_tx_mode_use_rx_num *** adi,1rx-1tx-mode-use-rx-num
  1,    //one_rx_one_tx_mode_use_tx_num *** adi,1rx-1tx-mode-use-tx-num
  1,    //frequency_division_duplex_mode_enable *** adi,frequency-division-duplex-mode-enable
  0,    //frequency_division_duplex_independent_mode_enable *** adi,frequency-division-duplex-independent-mode-enable
  0,    //tdd_use_dual_synth_mode_enable *** adi,tdd-use-dual-synth-mode-enable
  0,    //tdd_skip_vco_cal_enable *** adi,tdd-skip-vco-cal-enable
  0,    //tx_fastlock_delay_ns *** adi,tx-fastlock-delay-ns
  0,    //rx_fastlock_delay_ns *** adi,rx-fastlock-delay-ns
  0,    //rx_fastlock_pincontrol_enable *** adi,rx-fastlock-pincontrol-enable
  0,    //tx_fastlock_pincontrol_enable *** adi,tx-fastlock-pincontrol-enable
  0,    //external_rx_lo_enable *** adi,external-rx-lo-enable
  0,    //external_tx_lo_enable *** adi,external-tx-lo-enable
  5,    //dc_offset_tracking_update_event_mask *** adi,dc-offset-tracking-update-event-mask
  6,    //dc_offset_attenuation_high_range *** adi,dc-offset-attenuation-high-range

之后的部分是整个软件部分的主函数，主函数的程序流程图如图 6所示（默认定义了XILINX_PLATFORM常量）：main流程图.vsdx

图 9 main函数流程图

DAC模块初始化使用的函数为dac_init函数

ADC数据捕获使用到的函数为adc_capture函数
这两个函数是控制数据传输的主要函数，下面的章节将会详细介绍这两个函数。

5.4 dac_init函数

dac_init为DAC模块初始化函数，也负责DMA传输部分，将DDR中的数据送给AD9361。
dac_init函数的函数声明为：

第一个参数 struct ad9361_rf_phy *phy 为指向AD9361的射频设备结构体的指针。
第二个参数 uint8_t data_sel为 需要发送的数据源的选择：

enum dds_data_select 
{
    
  DATA_SEL_DDS,
  DATA_SEL_SED,
  DATA_SEL_DMA,
  DATA_SEL_ZERO,  /* OUTPUT 0 */
  DATA_SEL_PN7,
  DATA_SEL_PN15,
  DATA_SEL_PN23,
  DATA_SEL_PN31,
  DATA_SEL_LB,  /* loopback data (ADC) */
  DATA_SEL_PNXX,  /* (Device specific) */
  USER_DATA,
};

0表示发送DDS生成的信号；
2表示通过DMA发送DDR中的信号数据，该数据在dac_core.c开头定义；
3表示发送全0信号；
4-7表示发送随机数信号；
8表示发送从ADC中接收到的数据信号；
9表示发送选定设备的信号；
10为用户数据（需要在函数中添加代码）
第三个参数为DMA设置的标准位，0表示设置；1表示不设置。

下图为dac_init函数的流程图：dac_init流程图.vsdx
图 10 dac_init函数流程图

其中需要重点关注配置DAC的DMAC的部分（橙色部分），配置DMAC的流程图如图 8所示：

图 11 dac DMAC部分流程图
源代码如下:

dac_dma_write(AXI_DMAC_REG_CTRL, 0);//初始化DMA
dac_dma_write(AXI_DMAC_REG_CTRL, AXI_DMAC_CTRL_ENABLE);//DMA通道使能
dac_dma_write(AXI_DMAC_REG_SRC_ADDRESS, DAC_DDR_BASEADDR);//设置DMA的传输源地址为DDR的基地址
dac_dma_write(AXI_DMAC_REG_SRC_STRIDE, 0x0);
dac_dma_write(AXI_DMAC_REG_X_LENGTH, length - 1);//Number of bytes to transfer - 1
dac_dma_write(AXI_DMAC_REG_Y_LENGTH, 0x0);       //Number of rows to transfer - 1
dac_dma_write(AXI_DMAC_REG_START_TRANSFER, 0x1); //向传输队列中加入传输请求

dac_dma_write函数的作用是向选定地址（第一个参数）中写入数值（第二个参数）
以上这些宏定义都是DMAC的寄存器地址：

AXI_DMAC_REG_CTRL：DMAC总控制寄存器，两位00表示关闭DMA通道；01表示使能DMA通道；
AXI_DMAC_REG_SRC_ADDRESS：传输源地址寄存器，内容为DMA传输的源地址（即数据所在地址）；
AXI_DMAC_REG_SRC_STRIDE：传输每行的字节数；
AXI_DMAC_REG_X_LENGTH：传输数据的总字节数；
AXI_DMAC_REG_Y_LENGTH：传输数据的行数；
AXI_DMAC_REG_START_TRANSFER：传输开始寄存器，写入1会将新的传输加入传输队列；
关于这些寄存器和其完整的说明在HDL Core RegMap.pdf

DMA传输支持2维传输（即按行列传输），但是目前只需要一维传输，因此，在源代码里向AXI_DMAC_REG_SRC_ADDRESS和AXI_DMAC_REG_Y_LENGTH写入0表示只使用一维传输。

在传输用户数据时，也应该在将用户数据进行调制后，参照以上代码，使用DMA方式发送数据

5.5 adc_capture函数

adc_capture函数为数据捕获函数，也负责DMA传输数据到	DDR

adc_init函数的函数声明为：

第一个参数size为要捕获的数据量（个）；
第二个参数为start_adress存储捕获数据的目的地址。

图 9为dac_init函数的流程图：

图 12 adc_captur函数流程图

源代码如下：

int32_t adc_capture(uint32_t size, uint32_t start_address)
{
    
  uint32_t reg_val;
  if(adc_st.rx2tx2)
  {
    
    length = (size * 8);
  }
  else
  {
    
    length = (size * 4);
  }

上图的源码为adc_capture函数的第一部分——数据单位转换部分，adc_capture函数的第一个参数size为用户想要捕获到的数据量，单位是“个”，但是在DMAC的很多寄存器中，比如AXI_DMAC_REG_X_LENGTH寄存器，其中的数值为传输的数据的总字节数，单位为“字节”，因此需要将size单位转换为“字节”。如果打开了双通道，那么捕获的数据数据会占用双倍的存储空间。

adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_CTRL, 0x0); //初始化DMA通道
adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_CTRL, AXI_DMAC_CTRL_ENABLE);//DMA通道使能

adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_IRQ_MASK, 0x0);//取消屏蔽.

//adc_dma_read(AXI_DMAC_REG_TRANSFER_ID, &transfer_id);//读取下一个传输的ID号(5位)

adc_dma_read(AXI_DMAC_REG_IRQ_PENDING, &reg_val);    /*读取中断状态:一个传输完成后 END_OF_TRANSFER 即 [1]位 置 1，
                                                一个传输加入队列后 START_OF_TRANSFER 即 [0]位 置 1 */

adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_IRQ_PENDING, reg_val);//写入中断状态寄存器,使中断寄存器初始化

adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_DEST_STRIDE, 0x0);//设置目的地址中从一行的开始和下一行之间的字节数
adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_X_LENGTH, length - 1);//传输的字节数
adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_Y_LENGTH, 0x0);//传输的行数


adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_DEST_ADDRESS, start_address); //设置传输的目的地址(destination address)
adc_dma_write(AXI_DMAC_REG_START_TRANSFER, 0x1);//加入传输队列

上图为adc_capture函数的第二部分——DMA配置部分，其中与ADC模块相比不同的寄存器为：
AXI_DMAC_REG_IRQ_MASK：中断屏蔽寄存器，[1]位为EOT（End Of Transfer）IRQ，[0]位为SOT（Start Of Transfer） IRQ，哪一位置1，就表示那一位的中断请求被屏蔽；
AXI_DMAC_REG_IRQ_PENDING：读取中断状态:一个传输完成后 END_OF_TRANSFER 即 [1] 位 置 1，一个传输加入队列后 START_OF_TRANSFER 即 [0] 位 置 1 */
AXI_DMAC_REG_TRANSFER_ID：该寄存器的数值为下一次传输的ID号。

   //Wait until the new transfer is queued.
  do
  {
    
    adc_dma_read(AXI_DMAC_REG_START_TRANSFER, &reg_val);
  }
  while(reg_val == 1);*/

  // Wait until the current transfer is completed.
do
  {
    
    adc_dma_read(AXI_DMAC_REG_IRQ_PENDING, &reg_val);
  }
  while(1);//reg_val !=0011b*/

  //Wait until the transfer with the ID transfer_id is completed.
do
  {
    
    adc_dma_read(AXI_DMAC_REG_TRANSFER_DONE, &reg_val); //读取传输完成的ID号
   }
  while((reg_val & (1 << transfer_id)) != (1 << transfer_id));

上图为上图为adc_capture函数的第三部分——判断与等待

1.等待，直到一个新的传输加入传输队列

读取AXI_DMAC_REG_START_TRANSFER寄存器的值，值为1时循环，值为0时跳出循环。
之前已经向AXI_DMAC_REG_START_TRANSFER写入了1，在这时判断AXI_DMAC_REG_START_TRANSFER的值，若是1，表示新的传输仍然在排队，若是0，表示新的传输已经开始。

2.等待，直到目前的传输完成。

读取AXI_DMAC_REG_IRQ_PENDING的值，当传输进行时，AXI_DMAC_REG_IRQ_PENDING的[0]位SOT位始终为1，当传输完成时，[1]为EOT位由0置为1，之后两位都会被清0。因此，当AXI_DMAC_REG_IRQ_PENDING的值为3时，表示传输完成。

3.等待，直到ID为transfer_id的传输完成

这一步是为了验证之前设置的传输已经完成。

MCU如何配置AD9361请参考该文章