Merge branch 'dfsg-orig'
[debian/gnuradio] / usrp / host / lib / db_bitshark_rx.cc
diff --git a/usrp/host/lib/db_bitshark_rx.cc b/usrp/host/lib/db_bitshark_rx.cc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5368866
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,417 @@
+//
+// Copyright 2010 Free Software Foundation, Inc.
+// 
+// This file is part of GNU Radio
+// 
+// GNU Radio is free software; you can redistribute it and/or modify
+// it under the terms of the GNU General Public License as published by
+// the Free Software Foundation; either asversion 3, or (at your option)
+// any later version.
+// 
+// GNU Radio is distributed in the hope that it will be useful,
+// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+// MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+// GNU General Public License for more details.
+// 
+// You should have received a copy of the GNU General Public License
+// along with GNU Radio; see the file COPYING.  If not, write to
+// the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street,
+// Boston, MA 02110-1301, USA.
+
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+#include "config.h"
+#endif
+
+#include <usrp/db_bitshark_rx.h>
+#include <db_base_impl.h>
+#include <cmath>
+#include <cstdio>
+#include <string.h>
+#include <stdint.h>
+
+/* Note: Thie general structure of this file is based on the db_dbsrx.cc 
+   codebase for the dbsrx daughterboard. */
+
+/* The following defines specify the address map provided by the
+   Bitshark card. These registers are all accessed over I2C. */
+#define RF_CENTER_FREQ_REG 0x00
+#define RF_CHAN_FILTER_BW_REG 0x01
+#define RF_GAIN_REG 0x02
+#define BB_GAIN_REG 0x03
+#define ADF4350_REG 0x10
+#define SKY73202_REG 0x11
+#define CLOCK_SCHEME_REG 0x20
+
+/* The following table lists the registers provided by the BURX board that
+   are accessible over I2C:
+   --------------------------------------------------------
+   |RegAddr: 0x00-RF Center Freq register |
+       |4-bytes 0x00|
+       |4-byte unsigned RF center freq (in KHz)|
+   |RegAddr: 0x01-RF channel filter bandwidth register |
+       |4-bytes 0x00|
+       |4-byte unsigned RF channel filter bw (in KHz)|
+   |RegAddr: 0x02-RF gain register |
+       |7-bytes 0x00|
+       |1-byte signed RF gain (in dB)|
+   |RegAddr: 0x03-Baseband gain register |
+       |4-bytes 0x00|
+       |4-byte signed baseband filter gain (in dB)|
+   |RegAddr: 0x10-ADF4350 register |
+       |4-bytes 0x00|
+       |4-byte ADF4350 register value (actual ADF4350 reg addr embedded 
+        within 4-byte value)|
+   |RegAddr: 0x11-SKY73202 register |
+       |5-bytes 0x00|
+       |1-byte reg 0 of SKY73202 |
+       |1-byte reg 1 of SKY73202 |
+       |1-byte reg 2 of SKY73202 |
+   |RegAddr: 0x20-Clock Scheme |
+       |3-bytes 0x00|
+       |1-byte indicating clocking scheme:
+        -0x00 -> BURX local TCXO off, BURX accepts ref clock from
+                USRP (freq of USRP's ref clock specified in bytes 2-5)
+       -0x01 -> BURX local TCXO on, BURX uses its local TCXO as its ref
+                clock, TCXO signal output for use by USRP |
+       |4-byte USRP ref clock freq in hz (only needed if byte 1 set to 0x00) |
+       
+  ---------------------------------------------------------------------------
+   
+   As an example, lets say the client wants to set an RF center freq of
+   1000 MHz.  In KHz, this translates to 1000000 (resolution is only down to
+   steps of 1 KHz), which is 0x000F4240 in hex.  So the complete 9-byte I2C 
+   sequence that the client should send is as follows:
+   byte 0: 0x00-register 0x00 is the target of the write operation
+   bytes 1-4: 0x00 (padding)
+   byte 5: 0x40 (LSB of the 1000000 KHz value, in hex)
+   byte 6: 0x42
+   byte 7: 0x0F
+   byte 8: 0x00 (MSB of the 1000000 KHz value, in hex)
+
+   If using the usrper cmd-line application on a PC, this sequence would
+   be sent as follows (assuming that the BURX is in slot A):
+   
+   # usrper i2c_write 0x47 000000000040420F00
+   
+   How about another example...lets say the client wants to setup the clock
+   scheme to use scheme #1 where the 26 MHz TCXO on the BURX board is enabled,
+   and is provided to the USRP.  26 MHz (i.e. 26 million), in hex, is 0x18CBA80.
+   So the complete 9-byte I2C sequence that the client should send is as follows:
+   byte 0: 0x20-register 0x20 is the target of the write operation
+   bytes 1-3: 0x00 (padding)
+   byte 4: 0x01 (indicating that clock scheme #1 is wanted)
+   byte 5: 0x80 (LSB of the BURX ref clk freq)
+   byte 6: 0xBA
+   byte 7: 0x8C
+   byte 8: 0x01 (MSB of the BURX ref clk freq)
+   
+   To enable the BURX local ref clk, which will also make it available on the
+   on-board U.FL connector as a source for the USRP, a user can also use
+   the usrper cmd-line application on a PC.  The following sequence would
+   be sent (assuming that the BURX is in slot A):
+   
+   # usrper i2c_write 0x47 200000000180BA8C01
+
+*/
+
+#define NUM_BYTES_IN_I2C_CMD 9   
+
+/*****************************************************************************/
+
+db_bitshark_rx::db_bitshark_rx(usrp_basic_sptr _usrp, int which)
+  : db_base(_usrp, which)
+{
+    // Control Bitshark receiver USRP daughterboard.
+    // 
+    // @param usrp: instance of usrp.source_c
+    // @param which: which side: 0, 1 corresponding to RX_A or RX_B respectively
+
+    // turn off all outputs
+    usrp()->_write_oe(d_which, 0, 0xffff);
+
+    if (which == 0) 
+    {
+       d_i2c_addr = 0x47;
+    }
+    else 
+    {
+       d_i2c_addr = 0x45;
+    }
+
+    // initialize gain
+    set_gain((gain_min() + gain_max()) / 2.0);
+
+    // by default, assume we're using the USRPs clock as the ref clk,
+    // so setup the clock scheme and frequency.  If the user wants
+    // to use the Bitshark's TCXO, the clock scheme should be set
+    // to 1, the freq should be set to 26000000, and a top-level
+    // 'make' and 'make install' needs to be executed.  In addition, 
+    // a U.FL to SMA cable needs to connect J6 on the Bitshark to 
+    // the external clk input on the USRP
+    set_clock_scheme(0,64000000);
+
+    set_bw(8e6); // Default IF bandwidth to match USRP1 max host bandwidth
+
+    bypass_adc_buffers(true);
+}
+
+db_bitshark_rx::~db_bitshark_rx()
+{
+    shutdown();
+}
+
+/************ Private Functions **********************/
+
+void
+db_bitshark_rx::_set_pga(int pga_gain)
+{
+    assert(pga_gain>=0 && pga_gain<=20);
+    if(d_which == 0) 
+    {
+       usrp()->set_pga (0, pga_gain);
+       usrp()->set_pga (1, pga_gain);
+    }
+    else 
+    {
+       usrp()->set_pga (2, pga_gain);
+       usrp()->set_pga (3, pga_gain);
+    }
+}
+
+/************ Public Functions **********************/
+void
+db_bitshark_rx::shutdown()
+{
+    if (!d_is_shutdown)
+    {
+       d_is_shutdown = true;
+    }
+}
+
+bool
+db_bitshark_rx::set_bw (float bw)
+{
+    std::vector<int> args(NUM_BYTES_IN_I2C_CMD,0);
+    uint16_t rf_bw_in_khz = (uint16_t)(bw/1000.0);
+    char val[4];
+    bool result = false;
+    uint8_t try_count = 0;
+    
+    memset(val,0x00,4);
+    if (rf_bw_in_khz < 660  || rf_bw_in_khz > 56000) 
+    {
+       fprintf(stderr, "db_bitshark_rx::set_bw: bw (=%d) must be between 660 KHz and 56 MHz inclusive\n", rf_bw_in_khz);
+       return false;
+    }
+    //fprintf(stdout,"Setting bw: requested bw in khz is %d\r\n",rf_bw_in_khz);
+    memcpy(val,&rf_bw_in_khz,4);
+    args[0] = RF_CHAN_FILTER_BW_REG;
+    args[5] = val[0];
+    args[6] = val[1];
+    args[7] = val[2];
+    args[8] = val[3];
+    while ((result != true) && (try_count < 3))
+    {
+       result=usrp()->write_i2c (d_i2c_addr, int_seq_to_str (args));
+       try_count++;
+    }
+
+    if (result == false)
+    {
+       fprintf(stderr, "db_bitshark_rx:set_bw: giving up after 3 tries without success\n");
+    }
+    
+    return result;
+}
+
+/* The gain referenced below is RF gain only.  There are two independent
+   gain settings at RF: a digital step attenuator (providing 0, -6, -12, and
+   -18 dB of attenuation), and a second LNA (LNA2) that provides ~25 dB of
+   gain (roughly...it actually depends on the RF freq).  So combining these
+   two stages can provide an overall gain range from 0 (which is mapped
+   to -18 dB on the step attenuator + LNA2 turned off) to 42 (which is
+   mapped to 0 dB on the step attenuator + LNA2 turned on).  
+   
+   There could be better ways to map these, but this is sufficient for
+   now. */
+float
+db_bitshark_rx::gain_min()
+{
+    return 0;
+}
+
+float
+db_bitshark_rx::gain_max()
+{
+    return 42;
+}
+
+float
+db_bitshark_rx::gain_db_per_step()
+{
+    return 6;
+}
+
+bool 
+db_bitshark_rx::set_gain(float gain)
+{
+    // Set the gain.
+    // 
+    // @param gain:  RF gain in decibels, range of 0-42
+    // @returns True/False
+    
+    std::vector<int> args(NUM_BYTES_IN_I2C_CMD,0);
+    bool result = false;
+    uint8_t try_count = 0;
+        
+    if (gain < gain_min() || gain > gain_max()) 
+    {
+       fprintf(stderr,"db_bitshark_rx::set_gain: gain (=%f) must be between %f and %f inclusive\n", gain,gain_min(),gain_max());
+       return false;
+    }
+    //fprintf(stdout,"db_bitshark_rx::set_gain: requested gain of %f\r\n",gain);
+    args[0] = RF_GAIN_REG;
+    args[5] = (int)gain;
+
+    while ((result != true) && (try_count < 3))
+    {
+       result=usrp()->write_i2c (d_i2c_addr, int_seq_to_str (args));
+       try_count++;
+    }
+
+    if (result == false)
+    {
+       fprintf(stderr, "db_bitshark_rx:set_gain: giving up after 3 tries without success\n");
+    }
+    
+    return result;
+}
+
+
+bool 
+db_bitshark_rx::set_clock_scheme(uint8_t clock_scheme, uint32_t ref_clk_freq)
+{
+    // Set the clock scheme for determining how the BURX
+    // dboard receives its clock.  Note: Ideally, the constructor for the
+    // BURX board could simply call this method to set how it wants the
+    // clock scheme configured.  However, depending on the application
+    // using the daughterboard, the constructor may run _after_ some
+    // other portion of the application needs the FPGA.  And if the
+    // the clock source for the FPGA was the BURX's 26 MHz TCXO, we're in
+    // a chicken-before-the-egg dilemna.  So the solution is to leave
+    // this function here for reference in case an app wants to use it,
+    // and also give the user the ability to set the clock scheme through
+    // the usrper cmd-line application (see example at the top of this
+    // file).
+    // 
+    // @param clock_scheme
+    // @param ref_clk_freq in Hz
+    // @returns True/False
+    
+    std::vector<int> args(NUM_BYTES_IN_I2C_CMD,0);
+    bool result = false;
+    uint8_t try_count = 0;
+    char val[4];
+        
+    if (clock_scheme > 1) 
+    {
+       fprintf(stderr,"db_bitshark_rx::set_clock_scheme: invalid scheme %d\n",clock_scheme);
+       return false;
+    }
+    //fprintf(stdout,"db_bitshark_rx::set_clock_scheme: requested clock schem of %d with freq %d Hz \n",clock_scheme,ref_clk_freq);
+    memcpy(val,&ref_clk_freq,4);
+    args[0] = CLOCK_SCHEME_REG;
+    args[4] = (int)clock_scheme;
+    args[5] = val[0];
+    args[6] = val[1];
+    args[7] = val[2];
+    args[8] = val[3];
+
+    while ((result != true) && (try_count < 3))
+    {
+       result=usrp()->write_i2c (d_i2c_addr, int_seq_to_str (args));
+       try_count++;
+    }
+
+    if (result == false)
+    {
+       fprintf(stderr, "db_bitshark_rx:set_clock_scheme: giving up after 3 tries without success\n");
+    }
+    return result;
+}
+
+double
+db_bitshark_rx::freq_min()
+{    
+    return 300e6;
+}
+
+double
+db_bitshark_rx::freq_max()
+{    
+    return 4e9;
+}
+
+struct freq_result_t
+db_bitshark_rx::set_freq(double freq)
+{
+    // Set the frequency.
+    // 
+    // @param freq:  target RF frequency in Hz
+    // @type freq:   double
+    // 
+    // @returns (ok, actual_baseband_freq) where:
+    //   ok is True or False and indicates success or failure,
+    //   actual_baseband_freq is RF frequency that corresponds to DC in the IF.
+    
+    std::vector<int> args(NUM_BYTES_IN_I2C_CMD,0);
+    std::vector<int> bytes(2);
+    char val[4];
+    freq_result_t act_freq = {false, 0};
+    uint32_t freq_in_khz = (uint32_t)(freq/1000.0);
+    bool result = false;
+    uint8_t try_count = 0;
+        
+    memset(val,0x00,4);
+    if(!(freq>=freq_min() && freq<=freq_max())) 
+    {
+       return act_freq;
+    }
+    
+    //fprintf(stdout,"db_bitshark_rx::set_freq: requested freq is %d KHz\n",freq_in_khz);
+    memcpy(val,&freq_in_khz,4);
+    args[0] = RF_CENTER_FREQ_REG;
+    args[5] = val[0];
+    args[6] = val[1];
+    args[7] = val[2];
+    args[8] = val[3];
+
+    while ((result != true) && (try_count < 3))
+    {
+       result=usrp()->write_i2c (d_i2c_addr, int_seq_to_str (args));
+       try_count++;
+    }
+
+    if (result == false)
+    {
+       fprintf(stderr, "db_bitshark_rx:set_freq: giving up after 3 tries without success\n");
+    }
+        
+    act_freq.ok = result;
+    act_freq.baseband_freq = (double)freq;
+    return act_freq;
+}
+
+bool 
+db_bitshark_rx::is_quadrature()
+{    
+    // Return True if this board requires both I & Q analog channels.  
+    return true;
+}
+
+bool
+db_bitshark_rx::i_and_q_swapped()
+{
+    // Returns True since our I and Q channels are swapped
+    return true;
+}