git.gag.com Git - debian/gnuradio/blob - gnuradio-examples/python/usrp/usrp_nbfm_ptt.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2 #
   3 # Copyright 2005,2007 Free Software Foundation, Inc.
   4 #
   5 # This file is part of GNU Radio
   6 #
   7 # GNU Radio is free software; you can redistribute it and/or modify
   8 # it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9 # the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
  10 # any later version.
  11 #
  12 # GNU Radio is distributed in the hope that it will be useful,
  13 # but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14 # MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15 # GNU General Public License for more details.
  16 #
  17 # You should have received a copy of the GNU General Public License
  18 # along with GNU Radio; see the file COPYING.  If not, write to
  19 # the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street,
  20 # Boston, MA 02110-1301, USA.
  21 #
  22
  23 import math
  24 import sys
  25 import wx
  26 from optparse import OptionParser
  27
  28 from gnuradio import gr, gru, eng_notation
  29 from gnuradio import usrp
  30 from gnuradio import audio
  31 from gnuradio import blks2
  32 from gnuradio.eng_option import eng_option
  33 from gnuradio.wxgui import stdgui2, fftsink2, scopesink2, slider, form
  34 from usrpm import usrp_dbid
  35
  36 from numpy import convolve, array
  37
  38 #import os
  39 #print "pid =", os.getpid()
  40 #raw_input('Press Enter to continue: ')
  41
  42 # ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  43 #                           Control Stuff
  44 # ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  45
  46 class ptt_block(stdgui2.std_top_block):
  47     def __init__(self, frame, panel, vbox, argv):
  48         stdgui2.std_top_block.__init__ (self, frame, panel, vbox, argv)
  49
  50         self.frame = frame
  51         self.space_bar_pressed = False
  52
  53         parser = OptionParser (option_class=eng_option)
  54         parser.add_option("-R", "--rx-subdev-spec", type="subdev", default=None,
  55                           help="select USRP Rx side A or B")
  56         parser.add_option("-T", "--tx-subdev-spec", type="subdev", default=None,
  57                           help="select USRP Tx side A or B")
  58         parser.add_option ("-f", "--freq", type="eng_float", default=442.1e6,
  59                            help="set Tx and Rx frequency to FREQ", metavar="FREQ")
  60         parser.add_option ("-g", "--rx-gain", type="eng_float", default=None,
  61                            help="set rx gain [default=midpoint in dB]")
  62         parser.add_option("-I", "--audio-input", type="string", default="",
  63                           help="pcm input device name.  E.g., hw:0,0 or /dev/dsp")
  64         parser.add_option("-O", "--audio-output", type="string", default="",
  65                           help="pcm output device name.  E.g., hw:0,0 or /dev/dsp")
  66         parser.add_option ("-N", "--no-gui", action="store_true", default=False)
  67         (options, args) = parser.parse_args ()
  68
  69         if len(args) != 0:
  70             parser.print_help()
  71             sys.exit(1)
  72
  73         if options.freq < 1e6:
  74             options.freq *= 1e6
  75
  76         self.txpath = transmit_path(options.tx_subdev_spec, options.audio_input)
  77         self.rxpath = receive_path(options.rx_subdev_spec, options.rx_gain, options.audio_output)
  78         self.connect(self.txpath)
  79         self.connect(self.rxpath)
  80
  81         self._build_gui(frame, panel, vbox, argv, options.no_gui)
  82
  83         self.set_transmit(False)
  84         self.set_freq(options.freq)
  85         self.set_rx_gain(self.rxpath.gain)               # update gui
  86         self.set_volume(self.rxpath.volume)              # update gui
  87         self.set_squelch(self.rxpath.threshold())        # update gui
  88
  89
  90     def set_transmit(self, enabled):
  91         self.txpath.set_enable(enabled)
  92         self.rxpath.set_enable(not(enabled))
  93         if enabled:
  94             self.frame.SetStatusText ("Transmitter ON", 1)
  95         else:
  96             self.frame.SetStatusText ("Receiver ON", 1)
  97
  98
  99     def set_rx_gain(self, gain):
 100         self.myform['rx_gain'].set_value(gain)            # update displayed value
 101         self.rxpath.set_gain(gain)
 102
 103     def set_tx_gain(self, gain):
 104         self.txpath.set_gain(gain)
 105
 106     def set_squelch(self, threshold):
 107         self.rxpath.set_squelch(threshold)
 108         self.myform['squelch'].set_value(self.rxpath.threshold())
 109
 110     def set_volume (self, vol):
 111         self.rxpath.set_volume(vol)
 112         self.myform['volume'].set_value(self.rxpath.volume)
 113         #self.update_status_bar ()
 114
 115     def set_freq(self, freq):
 116         r1 = self.txpath.set_freq(freq)
 117         r2 = self.rxpath.set_freq(freq)
 118         #print "txpath.set_freq =", r1
 119         #print "rxpath.set_freq =", r2
 120         if r1 and r2:
 121             self.myform['freq'].set_value(freq)     # update displayed value
 122         return r1 and r2
 123
 124     def _build_gui(self, frame, panel, vbox, argv, no_gui):
 125
 126         def _form_set_freq(kv):
 127             return self.set_freq(kv['freq'])
 128
 129         self.panel = panel
 130
 131         # FIXME This REALLY needs to be replaced with a hand-crafted button
 132         # that sends both button down and button up events
 133         hbox = wx.BoxSizer(wx.HORIZONTAL)
 134         hbox.Add((10,0), 1)
 135         self.status_msg = wx.StaticText(panel, -1, "Press Space Bar to Transmit")
 136         of = self.status_msg.GetFont()
 137         self.status_msg.SetFont(wx.Font(15, of.GetFamily(), of.GetStyle(), of.GetWeight()))
 138         hbox.Add(self.status_msg, 0, wx.ALIGN_CENTER)
 139         hbox.Add((10,0), 1)
 140         vbox.Add(hbox, 0, wx.EXPAND | wx.ALIGN_CENTER)
 141
 142         panel.Bind(wx.EVT_KEY_DOWN, self._on_key_down)
 143         panel.Bind(wx.EVT_KEY_UP, self._on_key_up)
 144         panel.Bind(wx.EVT_KILL_FOCUS, self._on_kill_focus)
 145         panel.SetFocus()
 146
 147         if 1 and not(no_gui):
 148             rx_fft = fftsink2.fft_sink_c(panel, title="Rx Input", fft_size=512,
 149                                          sample_rate=self.rxpath.if_rate,
 150                                          ref_level=80, y_per_div=20)
 151             self.connect (self.rxpath.u, rx_fft)
 152             vbox.Add (rx_fft.win, 1, wx.EXPAND)
 153
 154         if 1 and not(no_gui):
 155             rx_fft = fftsink2.fft_sink_c(panel, title="Post s/w DDC",
 156                                          fft_size=512, sample_rate=self.rxpath.quad_rate,
 157                                          ref_level=80, y_per_div=20)
 158             self.connect (self.rxpath.ddc, rx_fft)
 159             vbox.Add (rx_fft.win, 1, wx.EXPAND)
 160
 161         if 0 and not(no_gui):
 162             foo = scopesink2.scope_sink_f(panel, title="Squelch",
 163                                           sample_rate=32000)
 164             self.connect (self.rxpath.fmrx.div, (foo,0))
 165             self.connect (self.rxpath.fmrx.gate, (foo,1))
 166             self.connect (self.rxpath.fmrx.squelch_lpf, (foo,2))
 167             vbox.Add (foo.win, 1, wx.EXPAND)
 168
 169         if 0 and not(no_gui):
 170             tx_fft = fftsink2.fft_sink_c(panel, title="Tx Output",
 171                                          fft_size=512, sample_rate=self.txpath.usrp_rate)
 172             self.connect (self.txpath.amp, tx_fft)
 173             vbox.Add (tx_fft.win, 1, wx.EXPAND)
 174
 175
 176         # add control area at the bottom
 177
 178         self.myform = myform = form.form()
 179
 180         # first row
 181         hbox = wx.BoxSizer(wx.HORIZONTAL)
 182         hbox.Add((5,0), 0, 0)
 183         myform['freq'] = form.float_field(
 184             parent=panel, sizer=hbox, label="Freq", weight=1,
 185             callback=myform.check_input_and_call(_form_set_freq, self._set_status_msg))
 186
 187         hbox.Add((5,0), 0, 0)
 188         vbox.Add(hbox, 0, wx.EXPAND)
 189
 190
 191         # second row
 192         hbox = wx.BoxSizer(wx.HORIZONTAL)
 193         myform['volume'] = \
 194             form.quantized_slider_field(parent=self.panel, sizer=hbox, label="Volume",
 195                                         weight=3, range=self.rxpath.volume_range(),
 196                                         callback=self.set_volume)
 197         hbox.Add((5,0), 0)
 198         myform['squelch'] = \
 199             form.quantized_slider_field(parent=self.panel, sizer=hbox, label="Squelch",
 200                                         weight=3, range=self.rxpath.squelch_range(),
 201                                         callback=self.set_squelch)
 202         hbox.Add((5,0), 0)
 203         myform['rx_gain'] = \
 204             form.quantized_slider_field(parent=self.panel, sizer=hbox, label="Rx Gain",
 205                                         weight=3, range=self.rxpath.subdev.gain_range(),
 206                                         callback=self.set_rx_gain)
 207         hbox.Add((5,0), 0)
 208         vbox.Add(hbox, 0, wx.EXPAND)
 209
 210
 211         self._build_subpanel(vbox)
 212
 213     def _build_subpanel(self, vbox_arg):
 214         # build a secondary information panel (sometimes hidden)
 215
 216         # FIXME figure out how to have this be a subpanel that is always
 217         # created, but has its visibility controlled by foo.Show(True/False)
 218
 219         #if not(self.show_debug_info):
 220         #    return
 221
 222         panel = self.panel
 223         vbox = vbox_arg
 224         myform = self.myform
 225
 226         #panel = wx.Panel(self.panel, -1)
 227         #vbox = wx.BoxSizer(wx.VERTICAL)
 228
 229         hbox = wx.BoxSizer(wx.HORIZONTAL)
 230         hbox.Add((5,0), 0)
 231         #myform['decim'] = form.static_float_field(
 232         #    parent=panel, sizer=hbox, label="Decim")
 233
 234         #hbox.Add((5,0), 1)
 235         #myform['fs@usb'] = form.static_float_field(
 236         #    parent=panel, sizer=hbox, label="Fs@USB")
 237
 238         #hbox.Add((5,0), 1)
 239         #myform['dbname'] = form.static_text_field(
 240         #    parent=panel, sizer=hbox)
 241
 242         hbox.Add((5,0), 0)
 243         vbox.Add(hbox, 0, wx.EXPAND)
 244
 245
 246     def _set_status_msg(self, msg, which=0):
 247         self.frame.GetStatusBar().SetStatusText(msg, which)
 248
 249     def _on_key_down(self, evt):
 250         # print "key_down:", evt.m_keyCode
 251         if evt.m_keyCode == wx.WXK_SPACE and not(self.space_bar_pressed):
 252             self.space_bar_pressed = True
 253             self.set_transmit(True)
 254
 255     def _on_key_up(self, evt):
 256         # print "key_up", evt.m_keyCode
 257         if evt.m_keyCode == wx.WXK_SPACE:
 258             self.space_bar_pressed = False
 259             self.set_transmit(False)
 260
 261     def _on_kill_focus(self, evt):
 262         # if we lose the keyboard focus, turn off the transmitter
 263         self.space_bar_pressed = False
 264         self.set_transmit(False)
 265
 266
 267 # ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 268 #                           Transmit Path
 269 # ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 270
 271 class transmit_path(gr.hier_block2):
 272     def __init__(self, subdev_spec, audio_input):
 273         gr.hier_block2.__init__(self, "transmit_path",
 274                                 gr.io_signature(0, 0, 0), # Input signature
 275                                 gr.io_signature(0, 0, 0)) # Output signature
 276
 277         self.u = usrp.sink_c ()
 278
 279         dac_rate = self.u.dac_rate();
 280         self.if_rate = 320e3                               # 320 kS/s
 281         self.usrp_interp = int(dac_rate // self.if_rate)
 282         self.u.set_interp_rate(self.usrp_interp)
 283         self.sw_interp = 10
 284         self.audio_rate = self.if_rate // self.sw_interp   #  32 kS/s
 285
 286         self.audio_gain = 10
 287         self.normal_gain = 32000
 288
 289         self.audio = audio.source(int(self.audio_rate), audio_input)
 290         self.audio_amp = gr.multiply_const_ff(self.audio_gain)
 291
 292         lpf = gr.firdes.low_pass (1,                # gain
 293                                   self.audio_rate,            # sampling rate
 294                                   3800,               # low pass cutoff freq
 295                                   300,                # width of trans. band
 296                                   gr.firdes.WIN_HANN) # filter type
 297
 298         hpf = gr.firdes.high_pass (1,                # gain
 299                                   self.audio_rate,            # sampling rate
 300                                   325,               # low pass cutoff freq
 301                                   50,                # width of trans. band
 302                                   gr.firdes.WIN_HANN) # filter type
 303
 304         audio_taps = convolve(array(lpf),array(hpf))
 305         self.audio_filt = gr.fir_filter_fff(1,audio_taps)
 306
 307         self.pl = blks2.ctcss_gen_f(self.audio_rate,123.0)
 308         self.add_pl = gr.add_ff()
 309         self.connect(self.pl,(self.add_pl,1))
 310
 311         self.fmtx = blks2.nbfm_tx(self.audio_rate, self.if_rate)
 312         self.amp = gr.multiply_const_cc (self.normal_gain)
 313
 314         # determine the daughterboard subdevice we're using
 315         if subdev_spec is None:
 316             subdev_spec = usrp.pick_tx_subdevice(self.u)
 317         self.u.set_mux(usrp.determine_tx_mux_value(self.u, subdev_spec))
 318         self.subdev = usrp.selected_subdev(self.u, subdev_spec)
 319         print "TX using", self.subdev.name()
 320
 321         self.connect(self.audio, self.audio_amp, self.audio_filt,
 322                      (self.add_pl,0), self.fmtx, self.amp, self.u)
 323
 324         self.set_gain(self.subdev.gain_range()[1])  # set max Tx gain
 325
 326
 327     def set_freq(self, target_freq):
 328         """
 329         Set the center frequency we're interested in.
 330
 331         @param target_freq: frequency in Hz
 332         @rypte: bool
 333
 334         Tuning is a two step process.  First we ask the front-end to
 335         tune as close to the desired frequency as it can.  Then we use
 336         the result of that operation and our target_frequency to
 337         determine the value for the digital up converter.  Finally, we feed
 338         any residual_freq to the s/w freq translater.
 339         """
 340         r = self.u.tune(self.subdev.which(), self.subdev, target_freq)
 341         if r:
 342             # Use residual_freq in s/w freq translator
 343             return True
 344
 345         return False
 346
 347     def set_gain(self, gain):
 348         self.gain = gain
 349         self.subdev.set_gain(gain)
 350
 351     def set_enable(self, enable):
 352         self.subdev.set_enable(enable)            # set H/W Tx enable
 353         if enable:
 354             self.amp.set_k (self.normal_gain)
 355         else:
 356             self.amp.set_k (0)
 357
 358
 359
 360 # ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 361 #                           Receive Path
 362 # ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 363
 364 class receive_path(gr.hier_block2):
 365     def __init__(self, subdev_spec, gain, audio_output):
 366         gr.hier_block2.__init__(self, "receive_path",
 367                                 gr.io_signature(0, 0, 0), # Input signature
 368                                 gr.io_signature(0, 0, 0)) # Output signature
 369
 370         self.u = usrp.source_c ()
 371         adc_rate = self.u.adc_rate()
 372
 373         self.if_rate = 256e3                         # 256 kS/s
 374         usrp_decim = int(adc_rate // self.if_rate)
 375         if_decim = 4
 376         self.u.set_decim_rate(usrp_decim)
 377         self.quad_rate = self.if_rate // if_decim    #  64 kS/s
 378         audio_decim = 2
 379         audio_rate = self.quad_rate // audio_decim   #  32 kS/s
 380
 381         if subdev_spec is None:
 382             subdev_spec = usrp.pick_rx_subdevice(self.u)
 383         self.subdev = usrp.selected_subdev(self.u, subdev_spec)
 384         print "RX using", self.subdev.name()
 385
 386         self.u.set_mux(usrp.determine_rx_mux_value(self.u, subdev_spec))
 387
 388         # Create filter to get actual channel we want
 389         chan_coeffs = gr.firdes.low_pass (1.0,                # gain
 390                                           self.if_rate,       # sampling rate
 391                                           13e3,               # low pass cutoff freq
 392                                           4e3,                # width of trans. band
 393                                           gr.firdes.WIN_HANN) # filter type
 394
 395         print "len(rx_chan_coeffs) =", len(chan_coeffs)
 396
 397         # Decimating Channel filter with frequency translation
 398         # complex in and out, float taps
 399         self.ddc = gr.freq_xlating_fir_filter_ccf(if_decim,       # decimation rate
 400                                                   chan_coeffs,    # taps
 401                                                   0,              # frequency translation amount
 402                                                   self.if_rate)   # input sample rate
 403
 404         # instantiate the guts of the single channel receiver
 405         self.fmrx = blks2.nbfm_rx(audio_rate, self.quad_rate)
 406
 407         # standard squelch block
 408         self.squelch = blks2.standard_squelch(audio_rate)
 409
 410         # audio gain / mute block
 411         self._audio_gain = gr.multiply_const_ff(1.0)
 412
 413         # sound card as final sink
 414         audio_sink = audio.sink (int(audio_rate), audio_output)
 415
 416         # now wire it all together
 417         self.connect (self.u, self.ddc, self.fmrx, self.squelch, self._audio_gain, audio_sink)
 418
 419         if gain is None:
 420             # if no gain was specified, use the mid-point in dB
 421             g = self.subdev.gain_range()
 422             gain = float(g[0]+g[1])/2
 423
 424         self.enabled = True
 425         self.set_gain(gain)
 426         v = self.volume_range()
 427         self.set_volume((v[0]+v[1])/2)
 428         s = self.squelch_range()
 429         self.set_squelch((s[0]+s[1])/2)
 430
 431
 432     def volume_range(self):
 433         return (-20.0, 0.0, 0.5)
 434
 435     def set_volume (self, vol):
 436         g = self.volume_range()
 437         self.volume = max(g[0], min(g[1], vol))
 438         self._update_audio_gain()
 439
 440     def set_enable(self, enable):
 441         self.enabled = enable
 442         self._update_audio_gain()
 443
 444     def _update_audio_gain(self):
 445         if self.enabled:
 446             self._audio_gain.set_k(10**(self.volume/10))
 447         else:
 448             self._audio_gain.set_k(0)
 449
 450     def squelch_range(self):
 451         return self.squelch.squelch_range()
 452
 453     def set_squelch(self, threshold):
 454         print "SQL =", threshold
 455         self.squelch.set_threshold(threshold)
 456
 457     def threshold(self):
 458         return self.squelch.threshold()
 459
 460     def set_freq(self, target_freq):
 461         """
 462         Set the center frequency we're interested in.
 463
 464         @param target_freq: frequency in Hz
 465         @rypte: bool
 466
 467         Tuning is a two step process.  First we ask the front-end to
 468         tune as close to the desired frequency as it can.  Then we use
 469         the result of that operation and our target_frequency to
 470         determine the value for the digital down converter in the
 471         FPGA.  Finally, we feed any residual_freq to the s/w freq
 472         translator.
 473         """
 474         r = self.u.tune(0, self.subdev, target_freq)
 475         if r:
 476             # Use residual_freq in s/w freq translater
 477             # print "residual_freq =", r.residual_freq
 478             self.ddc.set_center_freq(-r.residual_freq)
 479             return True
 480
 481         return False
 482
 483     def set_gain(self, gain):
 484         self.gain = gain
 485         self.subdev.set_gain(gain)
 486
 487
 488 # ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 489 #                                Main
 490 # ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 491
 492 def main():
 493     app = stdgui2.stdapp(ptt_block, "NBFM Push to Talk")
 494     app.MainLoop()
 495
 496 if __name__ == '__main__':
 497     main()