72cafa2e9acb72484a947accee323c57dc4f6e15
[debian/gnuradio] / usrp2 / firmware / lib / db_bitshark_rx.c
1 /*
2  * Copyright 2010 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16  *
17  */
18
19 #include "db_bitshark_rx.h"
20 #include <memory_map.h>
21 #include <db_base.h>
22 #include <hal_io.h>
23 #include <mdelay.h>
24 #include <lsdac.h>
25 #include <clocks.h>
26 #include <stdio.h>
27 #include <stdint.h>
28 #include <string.h>
29 #include <i2c.h>
30
31 /* Note: Thie general structure of this file is based on the db_wbxng.c 
32    codebase for the wbx daughterboard. */
33
34 /* The following defines specify the address map provided by the
35    Bitshark USRP Rx (BURX) board. These registers are all accessed over I2C. */
36 #define RF_CENTER_FREQ_REG 0x00
37 #define RF_CHAN_FILTER_BW_REG 0x01
38 #define RF_GAIN_REG 0x02
39 #define BB_GAIN_REG 0x03
40 #define ADF4350_REG 0x10
41 #define SKY73202_REG 0x11
42 #define CLOCK_SCHEME_REG 0x20
43
44 /* The following table lists the registers provided by the Bitshark board 
45    that are accessible over I2C:
46    --------------------------------------------------------
47    |RegAddr: 0x00-RF Center Freq register |
48        |4-bytes 0x00|
49        |4-byte unsigned RF center freq (in KHz)|
50    |RegAddr: 0x01-RF channel filter bandwidth register |
51        |4-bytes 0x00|
52        |4-byte unsigned RF channel filter bw (in KHz)|
53    |RegAddr: 0x02-RF gain register |
54        |7-bytes 0x00|
55        |1-byte signed RF gain (in dB)|
56    |RegAddr: 0x03-Baseband gain register |
57        |4-bytes 0x00|
58        |4-byte signed baseband filter gain (in dB)|
59    |RegAddr: 0x10-ADF4350 register |
60        |4-bytes 0x00|
61        |4-byte ADF4350 register value (actual ADF4350 reg addr embedded 
62         within 4-byte value)|
63    |RegAddr: 0x11-SKY73202 register |
64        |5-bytes 0x00|
65        |1-byte reg 0 of SKY73202 |
66        |1-byte reg 1 of SKY73202 |
67        |1-byte reg 2 of SKY73202 |
68    |RegAddr: 0x20-Clock Scheme |
69        |3-bytes 0x00|
70        |1-byte indicating clocking scheme:
71         -0x00 -> BURX local TCXO off, BURX accepts ref clock from
72                  USRP2 (freq of USRP2's ref clock specified in bytes 2-5)
73         -0x01 -> BURX local TCXO on, BURX uses its local TCXO as its ref
74                  clock, TCXO signal output for use as phase lock for USRP2 |
75        |4-byte USRP2 ref clock freq in hz (only needed if byte 1 set to 0x00) |
76        
77   ---------------------------------------------------------------------------
78    
79    As an example, lets say the client wants to set an RF center freq of
80    1000 MHz.  In KHz, this translates to 1000000 (resolution is only down to
81    steps of 1 KHz), which is 0x000F4240 in hex.  So the complete 9-byte I2C 
82    sequence that the client should send is as follows:
83    byte 0: 0x00-register 0x00 is the target of the write operation
84    bytes 1-4: 0x00 (padding)
85    byte 5: 0x00 (MSB of the 1000000 KHz value, in hex)
86    byte 6: 0x0F
87    byte 7: 0x42
88    byte 8: 0x40 (LSB of the 1000000 KHz value, in hex)
89    
90    How about another example...lets say the client wants to setup the clock
91    scheme to use scheme #1 where the 26 MHz TCXO on the BURX board is enabled,
92    and is provided to the USRP2 for it to phase lock to it as an external ref.  
93    26 MHz (i.e. 26 million), in hex, is 0x18CBA80.
94    So the complete 9-byte I2C sequence that the client should send is as follows:
95    byte 0: 0x20-register 0x20 is the target of the write operation
96    bytes 1-3: 0x00 (padding)
97    byte 4: 0x01 (indicating that clock scheme #1 is wanted)
98    byte 5: 0x01 (MSB of the BURX ref clk freq)
99    byte 6: 0x8C
100    byte 7: 0xBA
101    byte 8: 0x80 (LSB of the BURX ref clk freq)
102
103    Note: The endian-ness of 4-byte values used in I2C cmds is different on 
104    USRP2 compared to USRP1.
105    
106 */
107
108 #define NUM_BYTES_IN_I2C_CMD 9
109 #define I2C_ADDR 0x47
110
111 bool bitshark_rx_init(struct db_base *dbb);
112 bool bitshark_rx_set_freq(struct db_base *dbb, u2_fxpt_freq_t freq, u2_fxpt_freq_t *dc);
113 bool bitshark_rx_set_gain(struct db_base *dbb, u2_fxpt_gain_t gain);
114 bool bitshark_rx_set_bw(struct db_base *dbb, uint16_t bw);
115
116 static bool set_clock_scheme(uint8_t clock_scheme, uint32_t ref_clk_freq);
117
118 /*
119  * The class instances
120  */
121 struct db_bitshark_rx db_bitshark_rx = {
122     .base.dbid = 0x0070,
123     .base.is_tx = false,
124     .base.output_enables = 0x0000,
125     .base.used_pins = 0x0000,
126     .base.freq_min = U2_DOUBLE_TO_FXPT_FREQ(300e6),
127     .base.freq_max = U2_DOUBLE_TO_FXPT_FREQ(4000e6),
128     .base.gain_min = U2_DOUBLE_TO_FXPT_GAIN(0),
129     .base.gain_max = U2_DOUBLE_TO_FXPT_GAIN(42),
130     .base.gain_step_size = U2_DOUBLE_TO_FXPT_GAIN(6),
131     .base.is_quadrature = true,
132     .base.i_and_q_swapped = true,
133     .base.spectrum_inverted = false,
134     .base.default_lo_offset = U2_DOUBLE_TO_FXPT_FREQ(0),
135     .base.init = bitshark_rx_init,
136     .base.set_freq = bitshark_rx_set_freq,
137     .base.set_gain = bitshark_rx_set_gain,
138     .base.set_tx_enable = 0,
139     .base.atr_mask = 0x0000,
140     .base.atr_txval = 0,
141     .base.atr_rxval = 0,
142     .base.set_antenna = 0,
143     .extra.bw_min = 660, /* in KHz, so 660 KHz */
144     .extra.bw_max = 56000, /* in KHz, so 56 MHz */
145     .extra.set_bw = bitshark_rx_set_bw
146 };
147
148 bool
149 bitshark_rx_init(struct db_base *dbb)
150 {
151     struct db_bitshark_rx_dummy *db = (struct db_bitshark_rx_dummy *) dbb;    
152
153     clocks_enable_rx_dboard(true, 0);
154     /* hal_gpio_write( GPIO_RX_BANK, ENABLE_5|ENABLE_33, ENABLE_5|ENABLE_33 ); */
155     /* above isn't needed, since we don't have any GPIO from the FPGA */
156     
157     /* The next set of initialization commands sent to the bitshark board
158        require a brief delay after each command.  This only seems to be
159        necessary when sending a sequence of commands one after the other.
160        This issue appears to be specific to the USRP2, since it isn't
161        necessary on the USRP1.  The 5 mS delay is a bit of 
162        an emperical compromise: too short (say, 1 mS), and every once
163        in a great while a command will still be magically dropped on its
164        way out...too long (say, 500 mS) and higher-level apps such as
165        usrp2_fft.py seem to choke because the init sequence is taking
166        too long.  So 5 mS was tested repeatedly without, and deemed
167        reasonable. Not sure if this is an issue with the I2C master
168        code in the microblaze or some place else, and I hate magic
169        delays too, but this seems to be stable. */
170
171     /* setup the clock scheme to accept the USRP2's 100 MHz ref clk */
172     set_clock_scheme(0,100000000);
173     mdelay(5);
174     /* initial setting of gain */
175     dbb->set_gain(dbb,U2_DOUBLE_TO_FXPT_GAIN(20.0));
176     mdelay(5);
177     /* Set the freq now to get the one time 10ms delay out of the way. */
178     u2_fxpt_freq_t      dc;
179     dbb->set_freq(dbb, dbb->freq_min, &dc);
180     mdelay(5);
181     /* set up the RF bandwidth of the signal of interest...Note: there
182        doesn't appear to be a standard way of setting this bandwidth
183        in USRP2-land (compared to USRP1-land, where we have the
184        straight-forward set_bw() method).  Not sure why this is, but
185        for now, simply set the bandwidth once for the intended
186        application. */
187     db->extra.set_bw(dbb, 25000);  /* 25 MHz channel bw */
188     mdelay(5);
189
190     return true;
191 }
192
193 bool
194 bitshark_rx_set_freq(struct db_base *dbb, u2_fxpt_freq_t freq, u2_fxpt_freq_t *dc)
195 {
196     struct db_bitshark_rx_dummy *db = (struct db_bitshark_rx_dummy *) dbb;    
197     unsigned char args[NUM_BYTES_IN_I2C_CMD];
198     unsigned char val[4];
199     uint32_t freq_in_khz = (uint32_t)(u2_fxpt_freq_to_double(freq)/1000.0);
200     
201     if(!(freq>=db->base.freq_min && freq<=db->base.freq_max)) 
202     {
203         return false;
204     }
205     
206     memset(args,0x00,NUM_BYTES_IN_I2C_CMD);
207     memcpy(val,&freq_in_khz,4);
208     args[0] = RF_CENTER_FREQ_REG;
209     args[5] = val[3];
210     args[6] = val[2];
211     args[7] = val[1];
212     args[8] = val[0];
213     
214     i2c_write(I2C_ADDR, args, NUM_BYTES_IN_I2C_CMD);
215     *dc = freq;
216     return true;
217 }
218
219 bool
220 bitshark_rx_set_gain(struct db_base *dbb, u2_fxpt_gain_t gain)
221 {
222     struct db_bitshark_rx_dummy *db = (struct db_bitshark_rx_dummy *) dbb;
223     
224     unsigned char args[NUM_BYTES_IN_I2C_CMD];
225     uint8_t final_gain = (uint8_t)(u2_fxpt_gain_round_to_int(gain));
226     
227     if(!(gain >= db->base.gain_min && gain <= db->base.gain_max)) 
228     {
229         return false;
230     }
231     
232     memset(args,0x00,NUM_BYTES_IN_I2C_CMD);
233     args[0] = RF_GAIN_REG;
234     args[5] = final_gain;
235
236     i2c_write(I2C_ADDR, args, NUM_BYTES_IN_I2C_CMD);
237
238     return true;
239 }
240
241 bool
242 bitshark_rx_set_bw(struct db_base *dbb, uint16_t bw_in_khz)
243 {
244     struct db_bitshark_rx_dummy *db = (struct db_bitshark_rx_dummy *) dbb;
245     unsigned char val[2];
246     unsigned char args[NUM_BYTES_IN_I2C_CMD];
247     
248     if(!(bw_in_khz >= db->extra.bw_min && bw_in_khz <= db->extra.bw_max)) 
249     {
250         return false;
251     }
252     
253     memset(args,0x00,NUM_BYTES_IN_I2C_CMD);
254     memcpy(val,&bw_in_khz,2);
255     args[0] = RF_CHAN_FILTER_BW_REG;
256     args[5] = val[1];
257     args[6] = val[0];
258
259     i2c_write(I2C_ADDR, args, NUM_BYTES_IN_I2C_CMD);
260
261     return true;
262 }
263
264 static bool
265 set_clock_scheme(uint8_t clock_scheme, uint32_t ref_clk_freq)
266 {
267     /* Set the clock scheme for determining how the BURX
268        dboard receives its clock.  For the USRP2, there is really only
269        one way of doing this, which is to use the 100 MHz ref clk
270        on the USRP2 as its reference.  However, it is possible to
271        use the BURX's 26 MHz TCXO as the external reference input to
272        the USRP, which would provide phase lock between our oscillator
273        and the USRP's 100 MHz oscillator.  And since the BURX board
274        provides the ability to warp the oscillator, this may be
275        useful to some folks.  Otherwise, the BURX board will always
276        just take the 100 MHz reference from the USRP2 as its reference.
277     */
278     
279     unsigned char args[NUM_BYTES_IN_I2C_CMD];
280     char val[4];
281
282     if (clock_scheme > 1) 
283     {
284         return false;
285     }
286
287     memcpy(val,&ref_clk_freq,4);
288     args[0] = CLOCK_SCHEME_REG;
289     args[4] = clock_scheme;
290     args[5] = val[3];
291     args[6] = val[2];
292     args[7] = val[1];
293     args[8] = val[0];
294
295     i2c_write(I2C_ADDR, args, NUM_BYTES_IN_I2C_CMD);
296
297     return true;
298 }
299