SDRplay have recently posted a new workflow document and video that shows how to easily set up GNU Radio on Windows with an SDRplay software defined radio. They write:
GNU radio is a popular environment for teachers and developers involved in Digital Signal Processing and exploring new radio architectures. For receiver applications, the low cost dongle is a popular hardware choice, but if you need reliable, clean, continuous radio signal reception from 1kHz to 2 GHz (without the need for block converters or external filters) then an SDRplay RSP is a useful alternative.
With help from the GNU radio foundation, SDRplay has now made available a workflow for windows for all its RSP radios: www.sdrplay.com/docs/gr-sdrplay-workflow.pdf
Special thanks goes to Frank Werner-Krippendorf (HB9FXQ) who did the original SDRplay source block development, and to Geof Nieboer who has developed the Powershell scripts which enable operation on Windows.
GNU Radio workflow for SDRplay and Windows
Quickpost: GNU Radio On Windows
I’ve been using GNU Radio & GNU Radio Companion with the GNU Radio Live SDR Environment, but now I’ve switched to GNU Radio on Windows (I’ve seen posts that it’s stable now).
The installation was easy, I downloaded the GNURadio 3.7.11.1 x64 binaries and proceeded with a default install:
Next, install drivers for my HackRF One and RTL-SDR with Zadig.
Zadig can auto-update:
When I plug in my HackRF One, no driver is installed automatically (Windows 10), I use Zadig to install a WinUSB driver:
The same for my RTL-SDR, although the name of the device is “Bulk-In, Interface (Interface 0)”. A driver was automatically installed after connecting it (RTL2832UUSB), but I need WinUSB here too:
If you don’t see your device listed, make sure that all devices are listed:
Now I can use GNU Radio on my Windows machine. I start GNU Radio Companion, and get a one time warning about xterm missing, that I can ignore:
A quick flow graph connecting my RTL-SDR (tuned to a local FM station) to a waterfall plot shows my SDR is working (the terminal output confirms that too):
If GNU Radio is not receiving I/Q data from your SDR, the waterfall plot will be pure blue, and you will see a message attesting to that in the terminal.
Quickpost info
Время на прочтение
10 мин
Количество просмотров 39K
Привет, Хабр.
В третьей части было рассказано, как получить доступ к SDR-приемнику посредством языка Python. Сейчас мы познакомимся с программой GNU Radio — системой, позволяющей создать достаточно сложную конфигурацию радиоустройства, не написав ни единой строчки кода.
Для примера рассмотрим задачу параллельного приема нескольких FM-станций на один приемник. В качестве приемника будем использовать все тот же RTL SDR V3.
Продолжение под катом.
Установка
Для начала работы GNU Radio необходимо установить, дистрибутив для Windows можно скачать здесь. Система эта кроссплатформенная, версии есть также под Linux и под OSX (вроде бы GNU Radio успешно запускали и на Raspberry Pi, но 100% гарантии дать не могу).
По сути, GNU Radio это целый фреймворк для цифровой обработки сигналов, в котором программа «собирается» из отдельных модулей. Есть большое количество уже готовых блоков, при желании также можно создавать свои собственные. Сами модули написаны на С++, а для взаимодействия блоков друг с другом используется Python. Желающие могут посмотреть на API более подробно, но на практике это, скорее всего, не пригодится — все действия можно делать визуально в программе GNU Radio Companion.
Система ориентирована на обработку потоков данных, так что каждый блок обычно имеет вход и выход. Далее, соединяя блоки в редакторе, мы получаем готовую систему. Сам интерфейс GNU Radio довольно простой, сложность состоит в понимании того, что делает тот или иной блок. Как говорилось ранее, низкоуровневая работа с SDR имеет высокий порог входа и требует некоторого знания в DSP и математике. Но мы рассмотрим простую задачу, для которой никаких специальных знаний не потребуется. Итак, приступим.
Начало работы
Запускаем GNU Radio Companion, создаем новый проект, тип проекта выбираем WX GUI, добавляем на экран и соединяем два блока, как показано на скриншоте.
Мы видим два типа блоков — Source (источник) и Sink (выход, «слив»). RTL-SDR — это наш приемник, FFT GUI — это виртуальный спектроанализатор.
Переменную Sample Rate устанавливаем в 2048000, это частота дискретизации нашего приемника. Частоту RTL-SDR оставляем по умолчанию равной 100МГц.
Запускаем проект — все работает, мы видим спектр FM-станций. Первая программа для GNU Radio готова!
Если мы посмотрим лог, то увидим такие строки.
Generating: ‘D:\\MyProjects\\GNURadio\\top_block.py’
Executing: C:\Python27\python.exe -u D:\MyProjects\GNURadio\top_block.py
Да, мы можем посмотреть файл top_block.py, который сгенерил нам GNU Radio Companion. Истинные джедаи могут писать непосредственно в Python, но требуемый код, как мы видим, довольно большой. Мы же создали его за 1 минуту.
top_blocks.py
#!/usr/bin/env python2
# -*- coding: utf-8 -*-
##################################################
# GNU Radio Python Flow Graph
# Title: Top Block
# Generated: Wed May 22 22:05:14 2019
##################################################
if __name__ == '__main__':
import ctypes
import sys
if sys.platform.startswith('linux'):
try:
x11 = ctypes.cdll.LoadLibrary('libX11.so')
x11.XInitThreads()
except:
print "Warning: failed to XInitThreads()"
from gnuradio import eng_notation
from gnuradio import gr
from gnuradio import wxgui
from gnuradio.eng_option import eng_option
from gnuradio.fft import window
from gnuradio.filter import firdes
from gnuradio.wxgui import fftsink2
from grc_gnuradio import wxgui as grc_wxgui
from optparse import OptionParser
import osmosdr
import time
import wx
class top_block(grc_wxgui.top_block_gui):
def __init__(self):
grc_wxgui.top_block_gui.__init__(self, title="Top Block")
##################################################
# Variables
##################################################
self.samp_rate = samp_rate = 2048000
##################################################
# Blocks
##################################################
self.wxgui_fftsink2_0 = fftsink2.fft_sink_c(
self.GetWin(),
baseband_freq=0,
y_per_div=10,
y_divs=10,
ref_level=0,
ref_scale=2.0,
sample_rate=samp_rate,
fft_size=1024,
fft_rate=15,
average=False,
avg_alpha=None,
title='FFT Plot',
peak_hold=False,
)
self.Add(self.wxgui_fftsink2_0.win)
self.rtlsdr_source_0 = osmosdr.source( args="numchan=" + str(1) + " " + '' )
self.rtlsdr_source_0.set_sample_rate(samp_rate)
self.rtlsdr_source_0.set_center_freq(100e6, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_freq_corr(0, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_dc_offset_mode(0, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_iq_balance_mode(0, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_gain_mode(False, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_gain(10, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_if_gain(20, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_bb_gain(20, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_antenna('', 0)
self.rtlsdr_source_0.set_bandwidth(0, 0)
##################################################
# Connections
##################################################
self.connect((self.rtlsdr_source_0, 0), (self.wxgui_fftsink2_0, 0))
def get_samp_rate(self):
return self.samp_rate
def set_samp_rate(self, samp_rate):
self.samp_rate = samp_rate
self.wxgui_fftsink2_0.set_sample_rate(self.samp_rate)
self.rtlsdr_source_0.set_sample_rate(self.samp_rate)
def main(top_block_cls=top_block, options=None):
tb = top_block_cls()
tb.Start(True)
tb.Wait()
if __name__ == '__main__':
main()
Впрочем, если убрать громоздкую инициализацию, то мы увидим, что ключевых строк кода не так уж много.
from gnuradio import gr
from gnuradio.wxgui import fftsink2
import osmosdr
class top_block(grc_wxgui.top_block_gui):
def __init__(self):
grc_wxgui.top_block_gui.__init__(self, title="Top Block")
self.samp_rate = samp_rate = 2048000
self.wxgui_fftsink2_0 = fftsink2.fft_sink_c(...)
self.Add(self.wxgui_fftsink2_0.win)
self.rtlsdr_source_0 = osmosdr.source(args="numchan=" + str(1) + " " + '' )
self.connect((self.rtlsdr_source_0, 0), (self.wxgui_fftsink2_0, 0))
def main(top_block_cls=top_block, options=None):
tb = top_block_cls()
tb.Start(True)
tb.Wait()
Так что в принципе, это можно написать вручную. Но мышью оно все-таки быстрее. Хотя возможность поменять код иногда может пригодиться, если захочется добавить какую-то нестандартную логику.
Принимаем FM-радио
Теперь попробуем принять одну из станций. Как было видно из скриншотов, центральная частота приемника 100МГц и ширина полосы пропускания около 2МГц. На спектре мы видим две станции, на 100.1МГц и 100.7МГц соответственно.
Первым шагом необходимо перенести спектр станции в центр, сейчас он отстоит вправо на 100КГц. Для этого вспоминаем школьную формулу умножения косинусов — в результате будет две частоты, сумма и разность — нужная станция сдвинется в центр, что нам и нужно (а лишнее мы потом отфильтруем).
Создаем две переменные для хранения частоты freq_center=100000000 и freq_1=100100000, также добавляем генератор сигналов с частотой freq_center — freq_1.
Т.к. система построена на базе Python, то в полях ввода параметров мы можем использовать выражения, что достаточно удобно.
Схема в итоге должна выглядеть так:
Теперь необходимо добавить сразу несколько блоков — уменьшить тактовую частоту входного сигнала (она равна 2048КГц), отфильтровать сигнал, подать его на FM-декодер, затем еще раз уменьшить тактовую частоту до 48КГц.
Результат показан на картинке:
Считаем внимательно. Мы делим тактовую частоту 2048КГц в 4 раза блоком Rational Resampler (получаем 512КГц), затем после Low Pass фильтра стоит WBFM-декодер с децимацией 10 (получаем 51.2КГц). В принципе, этот сигнал уже можно подать на звуковую карту, но высота тона будет чуть отличаться. Еще раз меняем тактовую частоту в 48/51, в результате будет тактовая частота 48.2КГц, разницей уже можно пренебречь.
Второй важный момент — тип входов. С приемника поступает комплексный IQ-сигнал (входы-выходы синего цвета), с FM-декодера выходит вещественный сигнал — входы и выходы желтого цвета. Если перепутать, ничего не заработает. Подробнее уже было на Хабре, нам достаточно понять общий принцип.
В общем, запускаем, убеждаемся что все работает. Можно запустить программу и слушать радио. Мы пойдем дальше — у нас же все-таки Software Defined радио — добавим одновременный прием второй станции.
Многоканальный прием
Второй приемник добавляется любимым программистским методом — Ctrl+C/Ctrl+V. Добавляем переменную freq_2, копируем блоки и соединяем их точно также.
Результат вполне сюрреалистичный — две FM-станции можно слушать одновременно. Тем же самым методом (Ctrl+V) можно добавить и третью станцию.
Запись
Слушать две станции оригинально, но на практике мало полезно. Сделаем что-то более нужное, например добавим запись звука в отдельные файлы. Это может быть достаточно удобно — с одного физического приемника можно параллельно записывать несколько каналов.
Добавим к каждому выходу компонент File Sink, как показано на скриншоте.
Windows-версия почему-то требует абсолютные пути файлов, иначе запись не работает. Запускаем, убеждаемся что все нормально. Размер сохраняемых файлов довольно большой, т.к. по умолчанию записывается формат float. Запись в формате int оставлю читателям в качестве домашнего задания.
Получившиеся файлы можно открыть в Cool Edit и убедиться, что звук записался нормально.
Разумеется, число записываемых каналов можно увеличить, оно ограничено только полосой пропускания приемника и мощностью компьютера. Кроме File Sink можно использовать и UDP Sink, так что программу можно использовать для трансляции по сети.
Запуск из командной строки
И последнее. Если использовать программу автономно, например для многоканальной записи, то UI в принципе и не нужен. В верхнем левом блоке Options меняем параметр Run Options на No UI. Запускаем программу еще раз, убеждаемся что все работает. Теперь сохраняем сгенерированный файл top_block.py — мы можем просто запускать его из командной строки, например из bat-файла или из консоли.
Если кому интересно, сгенерированный файл сохранен под спойлером.
recorder.py
#!/usr/bin/env python2
# -*- coding: utf-8 -*-
##################################################
# GNU Radio Python Flow Graph
# Title: Top Block
# Generated: Fri May 24 21:47:03 2019
##################################################
from gnuradio import analog
from gnuradio import audio
from gnuradio import blocks
from gnuradio import eng_notation
from gnuradio import filter
from gnuradio import gr
from gnuradio.eng_option import eng_option
from gnuradio.filter import firdes
from optparse import OptionParser
import osmosdr
import time
class top_block(gr.top_block):
def __init__(self):
gr.top_block.__init__(self, "Top Block")
##################################################
# Variables
##################################################
self.samp_rate = samp_rate = 2048000
self.freq_center = freq_center = 100000000
self.freq_2 = freq_2 = 100700000
self.freq_1 = freq_1 = 100100000
##################################################
# Blocks
##################################################
self.rtlsdr_source_0 = osmosdr.source( args="numchan=" + str(1) + " " + '' )
self.rtlsdr_source_0.set_sample_rate(samp_rate)
self.rtlsdr_source_0.set_center_freq(freq_center, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_freq_corr(0, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_dc_offset_mode(0, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_iq_balance_mode(0, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_gain_mode(False, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_gain(10, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_if_gain(20, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_bb_gain(20, 0)
self.rtlsdr_source_0.set_antenna('', 0)
self.rtlsdr_source_0.set_bandwidth(0, 0)
self.rational_resampler_xxx_1_0 = filter.rational_resampler_fff(
interpolation=48,
decimation=51,
taps=None,
fractional_bw=None,
)
self.rational_resampler_xxx_1 = filter.rational_resampler_fff(
interpolation=48,
decimation=51,
taps=None,
fractional_bw=None,
)
self.rational_resampler_xxx_0_0 = filter.rational_resampler_ccc(
interpolation=1,
decimation=4,
taps=None,
fractional_bw=None,
)
self.rational_resampler_xxx_0 = filter.rational_resampler_ccc(
interpolation=1,
decimation=4,
taps=None,
fractional_bw=None,
)
self.low_pass_filter_0_0 = filter.fir_filter_ccf(1, firdes.low_pass(
1, samp_rate/4, 100000, 500000, firdes.WIN_HAMMING, 6.76))
self.low_pass_filter_0 = filter.fir_filter_ccf(1, firdes.low_pass(
1, samp_rate/4, 100000, 500000, firdes.WIN_HAMMING, 6.76))
self.blocks_multiply_xx_0_0 = blocks.multiply_vcc(1)
self.blocks_multiply_xx_0 = blocks.multiply_vcc(1)
self.blocks_file_sink_0_0 = blocks.file_sink(gr.sizeof_float*1, 'D:\\Temp\\1\\audio2.snd', False)
self.blocks_file_sink_0_0.set_unbuffered(False)
self.blocks_file_sink_0 = blocks.file_sink(gr.sizeof_float*1, 'D:\\Temp\\1\\audio1.snd', False)
self.blocks_file_sink_0.set_unbuffered(False)
self.audio_sink_0 = audio.sink(48000, '', True)
self.analog_wfm_rcv_0_0 = analog.wfm_rcv(
quad_rate=samp_rate/4,
audio_decimation=10,
)
self.analog_wfm_rcv_0 = analog.wfm_rcv(
quad_rate=samp_rate/4,
audio_decimation=10,
)
self.analog_sig_source_x_0_0 = analog.sig_source_c(samp_rate, analog.GR_COS_WAVE, freq_center - freq_2, 1, 0)
self.analog_sig_source_x_0 = analog.sig_source_c(samp_rate, analog.GR_COS_WAVE, freq_center - freq_1, 1, 0)
##################################################
# Connections
##################################################
self.connect((self.analog_sig_source_x_0, 0), (self.blocks_multiply_xx_0, 1))
self.connect((self.analog_sig_source_x_0_0, 0), (self.blocks_multiply_xx_0_0, 1))
self.connect((self.analog_wfm_rcv_0, 0), (self.rational_resampler_xxx_1, 0))
self.connect((self.analog_wfm_rcv_0_0, 0), (self.rational_resampler_xxx_1_0, 0))
self.connect((self.blocks_multiply_xx_0, 0), (self.rational_resampler_xxx_0, 0))
self.connect((self.blocks_multiply_xx_0_0, 0), (self.rational_resampler_xxx_0_0, 0))
self.connect((self.low_pass_filter_0, 0), (self.analog_wfm_rcv_0, 0))
self.connect((self.low_pass_filter_0_0, 0), (self.analog_wfm_rcv_0_0, 0))
self.connect((self.rational_resampler_xxx_0, 0), (self.low_pass_filter_0, 0))
self.connect((self.rational_resampler_xxx_0_0, 0), (self.low_pass_filter_0_0, 0))
self.connect((self.rational_resampler_xxx_1, 0), (self.audio_sink_0, 0))
self.connect((self.rational_resampler_xxx_1, 0), (self.blocks_file_sink_0, 0))
self.connect((self.rational_resampler_xxx_1_0, 0), (self.audio_sink_0, 1))
self.connect((self.rational_resampler_xxx_1_0, 0), (self.blocks_file_sink_0_0, 0))
self.connect((self.rtlsdr_source_0, 0), (self.blocks_multiply_xx_0, 0))
self.connect((self.rtlsdr_source_0, 0), (self.blocks_multiply_xx_0_0, 0))
def get_samp_rate(self):
return self.samp_rate
def set_samp_rate(self, samp_rate):
self.samp_rate = samp_rate
self.rtlsdr_source_0.set_sample_rate(self.samp_rate)
self.low_pass_filter_0_0.set_taps(firdes.low_pass(1, self.samp_rate/4, 100000, 500000, firdes.WIN_HAMMING, 6.76))
self.low_pass_filter_0.set_taps(firdes.low_pass(1, self.samp_rate/4, 100000, 500000, firdes.WIN_HAMMING, 6.76))
self.analog_sig_source_x_0_0.set_sampling_freq(self.samp_rate)
self.analog_sig_source_x_0.set_sampling_freq(self.samp_rate)
def get_freq_center(self):
return self.freq_center
def set_freq_center(self, freq_center):
self.freq_center = freq_center
self.rtlsdr_source_0.set_center_freq(self.freq_center, 0)
self.analog_sig_source_x_0_0.set_frequency(self.freq_center - self.freq_2)
self.analog_sig_source_x_0.set_frequency(self.freq_center - self.freq_1)
def get_freq_2(self):
return self.freq_2
def set_freq_2(self, freq_2):
self.freq_2 = freq_2
self.analog_sig_source_x_0_0.set_frequency(self.freq_center - self.freq_2)
def get_freq_1(self):
return self.freq_1
def set_freq_1(self, freq_1):
self.freq_1 = freq_1
self.analog_sig_source_x_0.set_frequency(self.freq_center - self.freq_1)
def main(top_block_cls=top_block, options=None):
tb = top_block_cls()
tb.start()
try:
raw_input('Press Enter to quit: ')
except EOFError:
pass
tb.stop()
tb.wait()
if __name__ == '__main__':
main()
Удобно и то, что система является кросс-платформенной, и получившаяся программа может работать на Linux, Windows и OSX.
Заключение
Можно сказать, что GNU Radio достаточно сложная система, не в плане рисования блоков конечно, а в плане понимания того, как все это работает. Но какие-то несложные вещи сделать вполне посильно и интересно. GNU Radio также удобно использовать как «виртуальную лабораторию» для обучения — к любой части схемы можно подключить виртуальный осциллограф или спектроанализатор и посмотреть, как выглядит сигнал.
Если не будет каких-то отдельных пожеланий, тему SDR-приема наверно можно закрыть — все основные моменты уже рассмотрены, да и количество просмотров от первой к третьей части падает почти по экспоненте (хотя еще можно написать про передачу, но оно требует более дорогого «железа» для тестов чем RTL SDR). Надеюсь все же, что некоторое понимание того как это работает, у читателей осталось. Ну и всем удачных экспериментов.
Go to RTLSDR
r/RTLSDR
A subreddit for the low-cost software defined radio (SDR) community. While originally dedicated to the [RTL2832U USB rtl-sdr](http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr) project, relevant content related to general SDR, RF, and similar projects are also welcomed.
Members
Online
•
No Source for RTL-SDR in GNURadio [GNURadio/RTL-SDR/Windows]
I installed GNURadio Companion on my windows 8.1 machine. I can’t find a source named «RTL-SDR». I have seen GNURadio Companion images that others have created that show «RTL-SDR» as a source. SDR# runs fine. I can tune to FM broadcasts etc with SDR#. What am I missing?
Archived post. New comments cannot be posted and votes cannot be cast.
Для того чтобы иметь возможность использовать в GnuRadio RTL2832 донгл в качестве источника сигнала, нужно установить кое-какие недостающие вещи.
Для тех кто владеет английским, ничего интересного тут написано не будет. Все достаточно подробно описано на странице rtl-sdr проекта.
Итак, приступим.
Итак, у нас есть система с уже установленым GnuRadio. Приступим к установке rtl-sdr библиотек.
- Открываем терминал и обновляем список доступного ПО командой
sudo apt-get update - Устанавливаем требуемое для сборки rtl-sdr ПО
sudo apt-get install git cmake libusb-1.0-0-dev libboost-all-dev gnuradio-dev liblog4cpp5-dev swig
- Переходим в домашний каталог
cd ~
И получаем свежую версию исходных кодов rtl-sdr
git clone git://git.osmocom.org/rtl-sdr.git - Переходим в каталог с исходным кодом
cd rtl-sdr/ - Компилируем и устанавливаем:
Создаем внутри каталога папку build
mkdir build
Заходим в нее
cd build/
Компилируем командами
cmake -DINSTALL_UDEV_RULES=ON ../
и
make
Затем устранавливаем библиотеку rtl-sdr
sudo make install
и
sudo ldconfig
Итак, библиотеку rtl-sdr мы установили. Теперь установим gr-osmosdr — блок для GnuRadio осуществляющий контроль за различными типами оборудования такого как RTL2832 донглы, FunCube донгл, HackRF, и прочими железками.
- Переходим в домашний каталог
cd ~ - Получаем свежую версию gr-osmosdr
git clone git://git.osmocom.org/gr-osmosdr - Переходим в каталог
cd gr-osmosdr/ - А теперь, грязная шуточка. Так как я устанавливал GnuRadio не через компиляцию (официально рекомендованный метод) самой последней свежей версии, а установкой через пакетный менеджер, и получаетс так, что версия моя немного младше чем требуется, и при попытке компиляции gr-osmosdr вылезет ошибка
CMake Error at CMakeLists.txt:151 (find_package):
Could not find a configuration file for package «Gnuradio» that is
compatible with requested version «3.7.3». The following configuration files were considered but not accepted: /usr/lib/i386-linux-gnu/cmake/gnuradio/GnuradioConfig.cmake, version: 3.7.2.1
Для того чтобы избежать этого, мы подправим конфигурационный файл для cmake.
Откройте файл CMakeLists.txt и найдите строку
find_package(Gnuradio 3.7.3 REQUIRED)
и поправьте ее на
find_package(Gnuradio 3.7.2 REQUIRED)
Сохраняем, закрываем файл.Так же поправим место, куда будет копироваться xml файлы блока.
Откроем в каталоге grc файл CMakeLists.txt и изменим строку
DESTINATION share/gnuradio/grc/blocks
на
DESTINATION /usr/share/gnuradio/grc/blocks - Компилируем и устанавливаем:
mkdir build
cd build/
cmake ../
make
sudo make install
sudo ldconfig - Теперь нам надо заблокировать загрузку стандартных драйверов для донгла.
Откройте файл /etc/modprobe.d/blacklist.conf и добавьте в его конец
blacklist dvb_usb_rtl28xxu
Вот впринципе и все.
Запускаем GnuRadio, втыкаем наш донгл, и проверяем.
Блок для нашего донгла находится в разделе Sources.
