git.gag.com Git - debian/gnuradio/blob - gr-radar-mono/src/python/radar_mono.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2 #
   3 # Copyright 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 from gnuradio import gr, usrp
  24 from gnuradio import eng_notation
  25
  26 n2s = eng_notation.num_to_str
  27
  28 #-----------------------------------------------------------------------
  29 # FPGA Register Definitions
  30 #-----------------------------------------------------------------------
  31 FR_RADAR_MODE           = usrp.FR_USER_0    # Operational mode
  32 bmFR_RADAR_MODE_RESET   = 1 << 0        # bit 0: active high reset
  33 bmFR_RADAR_TXSIDE       = 1 << 1        # bit 1: use TX side A or B
  34 #bmFR_RADAR_MODE_LP      = 1 << 2       # bit 2: enable digital loopback
  35 #bmFR_RADAR_MODE_DR      = 1 << 3       # bit 3: enable on-board deramping
  36 #bmFR_RADAR_MODE_MD      = 1 << 4       # bit 4: enable echo metadata
  37 #bmFR_RADAR_MODE_CHIRPS  = 3 << 5       # bit 5,6: number of chirp center frequencies
  38 bmFR_RADAR_DEBUG        = 1 << 7        # bit 7: enable debugging mode
  39
  40 FR_RADAR_TON    = usrp.FR_USER_1        # 16-bit transmitter on time in clocks
  41 FR_RADAR_TSW    = usrp.FR_USER_2        # 16-bit transmitter switch time in clocks
  42 FR_RADAR_TLOOK  = usrp.FR_USER_3        # 16-bit receiver look time in clocks
  43 FR_RADAR_TIDLE  = usrp.FR_USER_4        # 32-bit inter-pulse idle time
  44 FR_RADAR_AMPL   = usrp.FR_USER_5        # 16-bit pulse amplitude (2s complement) into CORDIC
  45 FR_RADAR_FSTART = usrp.FR_USER_6        # 32-bit FTW for chirp start frequency
  46 FR_RADAR_FINCR  = usrp.FR_USER_7        # 32-bit FTW increment per transmit clock
  47
  48 # These are for phase II development
  49 #FR_RADAR_FREQ1N = usrp.FR_USER_8  # 24-bit N register for chirp #1
  50 #FR_RADAR_FREQ1R = usrp.FR_USER_9  # 24-bit R register for chirp #1
  51 #FR_RADAR_FREQ1C = usrp.FR_USER_10 # 24-bit C register for chirp #1
  52 #FR_RADAR_FREQ2N = usrp.FR_USER_11 # 24-bit N register for chirp #2
  53 #FR_RADAR_FREQ2R = usrp.FR_USER_12 # 24-bit R register for chirp #2
  54 #FR_RADAR_FREQ2C = usrp.FR_USER_13 # 24-bit C register for chirp #2
  55 #FR_RADAR_FREQ3N = usrp.FR_USER_14 # 24-bit N register for chirp #3
  56 #FR_RADAR_FREQ3R = usrp.FR_USER_15 # 24-bit R register for chirp #3
  57 #FR_RADAR_FREQ3C = usrp.FR_USER_16 # 24-bit C register for chirp #3
  58 #FR_RADAR_FREQ4N = usrp.FR_USER_17 # 24-bit N register for chirp #4
  59 #FR_RADAR_FREQ4R = usrp.FR_USER_18 # 24-bit R register for chirp #4
  60 #FR_RADAR_FREQ4C = usrp.FR_USER_19 # 24-bit C register for chirp #4
  61
  62 #-----------------------------------------------------------------------
  63 # Transmitter object.  Uses usrp_sink, but only for a handle to the
  64 # FPGA registers.
  65 #-----------------------------------------------------------------------
  66 class radar_tx:
  67     def __init__(self, subdev_spec=None, verbose=False, debug=False):
  68         self._subdev_spec = subdev_spec
  69         self._verbose = verbose
  70         self._debug = debug
  71         self._u = usrp.sink_s(fpga_filename='usrp_radar_mono.rbf')
  72
  73         if self._subdev_spec == None:
  74             self._subdev_spec = usrp.pick_tx_subdevice(self._u)
  75
  76         self._subdev = usrp.selected_subdev(self._u, self._subdev_spec)
  77         self._subdev.set_lo_offset(0.0)
  78         self._ton_ticks = 0
  79         self._tsw_ticks = 0
  80         self._tlook_ticks = 0
  81         self._tidle_ticks = 0
  82
  83         if self._verbose:
  84             print "Using", self._subdev.name(), "for radar transmitter."
  85
  86     def set_ton(self, ton):
  87         self._ton_ticks = 2*(int(ton*64e6)/2)-1  # Even number, then subtract 1
  88         if self._verbose:
  89             print "Setting pulse on time to", ton, " sec ("+`self._ton_ticks+1`+" ticks)"
  90         self._u._write_fpga_reg(FR_RADAR_TON, self._ton_ticks)
  91
  92     def set_tsw(self, tsw):
  93         self._tsw_ticks = 2*(int(tsw*64e6)/2)-1  # Even number, then subtract 1
  94         if self._verbose:
  95             print "Setting pulse switching time to", tsw, " sec ("+`self._tsw_ticks+1`+" ticks)"
  96         self._u._write_fpga_reg(FR_RADAR_TSW, self._tsw_ticks)
  97
  98     def set_tlook(self, tlook):
  99         self._tlook_ticks = 2*(int(tlook*64e6)/2)-1  # Even number, then subtract 1
 100         if self._verbose:
 101             print "Setting receiver look time to", tlook, " sec ("+`self._tlook_ticks+1`+" ticks)"
 102         self._u._write_fpga_reg(FR_RADAR_TLOOK, self._tlook_ticks)
 103
 104     def set_prf(self, prf):
 105         period = 2*int(32e6/prf)
 106         self._tidle_ticks = period-(self._ton_ticks+self._tsw_ticks+self._tlook_ticks+3)-1
 107         if self._verbose:
 108             print "Setting PRF to", prf, "Hz ("+`self._tidle_ticks+1`+" ticks idle time)"
 109         self._u._write_fpga_reg(FR_RADAR_TIDLE, self._tidle_ticks)
 110
 111     def set_amplitude(self, ampl):
 112         self._amplitude = int(ampl*9946/100.0) # CORDIC gain correction
 113         self._u._write_fpga_reg(FR_RADAR_AMPL, self._amplitude)
 114
 115     def set_freq(self, center_freq, chirp_width):
 116         self._center_freq = center_freq
 117         self._chirp_width = chirp_width
 118         self._fstart = -int((chirp_width/2)*(2**32)/32e6)
 119         self._fincr = int((chirp_width/16e6)*(2**32)/(self._ton_ticks+1))
 120
 121         if self._verbose:
 122             print "Setting transmitter center frequency to", n2s(center_freq)
 123             print "Setting chirp width to", n2s(chirp_width), "Hz "+"("+hex(self._fstart)+", "+hex(self._fincr)+")"
 124
 125         result = self._u.tune(0, self._subdev, center_freq)
 126         if result == False:
 127             raise RuntimeError("Failed to set transmitter frequency.")
 128         self._u._write_fpga_reg(FR_RADAR_FSTART, self._fstart)
 129         self._u._write_fpga_reg(FR_RADAR_FINCR, self._fincr)
 130
 131     def start(self):
 132         self._u.start()
 133         self._subdev.set_enable(True)
 134
 135     def stop(self):
 136         self._subdev.set_enable(False)
 137         self._u.stop()
 138
 139     def subdev_spec(self):
 140         return self._subdev_spec
 141
 142     def echo_length(self):
 143         return self._tlook_ticks+1
 144
 145     def __del__(self):
 146         del self._subdev # Avoid weak reference error
 147
 148 #-----------------------------------------------------------------------
 149 # Receiver object.  Uses usrp_source_c to receive echo records.
 150 #-----------------------------------------------------------------------
 151 class radar_rx:
 152     def __init__(self, gain=None, subdev_spec=None, msgq=None, length=None,
 153                  verbose=False, debug=False):
 154         self._gain = gain
 155         self._subdev_spec = subdev_spec
 156         self._msgq = msgq
 157         self._length = length
 158         self._verbose = verbose
 159         self._debug = debug
 160         self._length_set = False
 161
 162         self._fg = gr.flow_graph()
 163         self._u = usrp.source_c(fpga_filename='usrp_radar_mono.rbf')
 164         if self._subdev_spec == None:
 165             self._subdev_spec = usrp.pick_rx_subdevice(self._u)
 166         self._u.set_mux(usrp.determine_rx_mux_value(self._u, self._subdev_spec))
 167
 168         if self._debug:
 169             self._usrp_sink = gr.file_sink(gr.sizeof_gr_complex, "usrp.dat")
 170             self._fg.connect(self._u, self._usrp_sink)
 171
 172         self._subdev = usrp.selected_subdev(self._u, self._subdev_spec)
 173         self.set_gain(gain)
 174
 175         if self._verbose:
 176             print "Using", self._subdev.name(), "for radar receiver."
 177             print "Setting receiver gain to", self._gain
 178
 179     def set_echo_length(self, length):
 180         # Only call once
 181         if self._length_set is True:
 182             raise RuntimeError("Can only set echo length once.")
 183         self._length = length
 184         self._vblen = gr.sizeof_gr_complex*self._length
 185         self._s2v = gr.stream_to_vector(gr.sizeof_gr_complex, self._length)
 186         self._sink = gr.message_sink(self._vblen, self._msgq, True)
 187         self._fg.connect(self._u, self._s2v, self._sink)
 188         self._length_set = True
 189         if self._verbose:
 190             print "Receiving echo vectors of length", self._length, \
 191                   "(samples)", self._vblen, "(bytes)"
 192
 193     def tune(self, frequency):
 194         if self._verbose:
 195             print "Setting receiver frequency to", n2s(frequency)
 196         result = self._u.tune(0, self._subdev, frequency)
 197         if result == False:
 198             raise RuntimeError("Failed to set receiver frequency.")
 199
 200     def set_gain(self, gain):
 201         self._gain = gain
 202         if self._gain == None:
 203             # if no gain was specified, use the mid-point in dB
 204             g = self._subdev.gain_range()
 205             self._gain = float(g[0]+g[1])/2
 206         self._subdev.set_gain(self._gain)
 207
 208     def start(self):
 209         if self._verbose:
 210             print "Starting receiver flow graph."
 211         self._fg.start()
 212
 213     def wait(self):
 214         if self._verbose:
 215             print "Waiting for threads..."
 216         self._fg.wait()
 217
 218     def stop(self):
 219         if self._verbose:
 220             print "Stopping receiver flow graph."
 221         self._fg.stop()
 222         self.wait()
 223         if self._verbose:
 224             print "Receiver flow graph stopped."
 225
 226 class radar:
 227     def __init__(self, msgq=None, tx_subdev_spec=None, rx_subdev_spec=None,
 228                  gain=None, verbose=False, debug=False):
 229         self._msgq = msgq
 230         self._verbose = verbose
 231         self._debug = debug
 232
 233         self._mode = 0
 234         self._trans = radar_tx(subdev_spec=tx_subdev_spec, verbose=self._verbose, debug=self._debug)
 235         self._rcvr = radar_rx(gain=gain, msgq=self._msgq, subdev_spec=rx_subdev_spec,
 236                               verbose=self._verbose, debug=self._debug)
 237         self.set_reset(True)
 238         self.set_tx_board(self._trans.subdev_spec())
 239         self.set_debug(self._debug)
 240
 241     def _write_mode(self):
 242         self._trans._u._write_fpga_reg(FR_RADAR_MODE, self._mode)
 243
 244     def set_reset(self, value):
 245         if value:
 246             self._mode |= bmFR_RADAR_MODE_RESET
 247         else:
 248             self._mode &= ~bmFR_RADAR_MODE_RESET
 249         self._write_mode()
 250
 251     def set_tx_board(self, tx_subdev_spec):
 252         if tx_subdev_spec[0] == 1:
 253             self._mode |= bmFR_RADAR_TXSIDE
 254         else:
 255             self._mode &= ~bmFR_RADAR_TXSIDE
 256         self._write_mode()
 257
 258     def set_debug(self, value):
 259         if value:
 260             self._mode |= bmFR_RADAR_DEBUG
 261         else:
 262             self._mode &= ~bmFR_RADAR_DEBUG
 263         self._write_mode()
 264
 265     def set_ton(self, ton):
 266         self._trans.set_ton(ton)
 267
 268     def set_tsw(self, tsw):
 269         self._trans.set_tsw(tsw)
 270
 271     def set_tlook(self, tlook):
 272         self._trans.set_tlook(tlook)
 273         self._rcvr.set_echo_length(self._trans.echo_length())
 274
 275     def set_prf(self, prf):
 276         self._trans.set_prf(prf)
 277
 278     def set_amplitude(self, ampl):
 279         self._trans.set_amplitude(ampl)
 280
 281     def set_freq(self, center_freq, chirp_width):
 282         self._trans.set_freq(center_freq, chirp_width)
 283         # set receiver center frequency
 284
 285     def start(self):
 286         self.set_reset(False)
 287         self._trans.start()
 288         self._rcvr.start()
 289
 290     def stop(self):
 291         self._trans.stop()
 292         self._rcvr.stop()
 293         self.set_reset(True)
 294