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安路科技DR1 × 地芯科技GC080X,定义射频新可能

安路科技与地芯科技联合推出DR1FPSoC®与GC080X宽带射频收发芯片的模块化组合,构建软件无线电平台。该方案实现“射频—基带—应用”端到端收发链路,支持软件重配置、灵活编程与高集成度,适配多种通信制式与频段。

软件无线电(Software Defined Radio,SDR)这些年已经不是什么新鲜概念了——它的核心逻辑其实很简单:硬件通用化,功能软件化。把传统无线电中那些由专用电路完成的调制解调、滤波、变频等活儿,统统搬到可编程器件和处理器上。这样一来,同一套硬件平台,通过软件重配置就能适配不同通信制式和频段,对于无线通信、频谱监测、卫星通信、测试测量这些需要快速迭代的领域来说,简直是个“万能底座”。

安路科技和地芯科技这次联手,基于飞龙SALDRAGON® FPSoC®系列和地芯风行系列GC080X宽带射频收发芯片,搞了个“DR1 FPSoC® + GC080X”的模块化组合。说白了,就是一个灵活可重构的软件无线电平台,把完整的收发链路打包交付,给全球的工程师们提供一套能编程、易开发、快验证的无线电开发底座。

方案概述:软硬协同,模块化构建SDR平台

DR1 FPSoC®系列这块芯片,集成了高性能硬核处理器(双核1GHz ARM Cortex-A35或单核64位RISC-V)、DDR内存控制器、一堆丰富的外设接口(ETH/QSPI/USB2.0/MMC/CANFD/SPI等等),还有FPGA可编程逻辑单元以及NPU/JPU这类硬件加速引擎。内部通过高带宽总线互联,单芯片上既提供了高性能通用处理能力,又保留了FPGA的灵活扩展能力。片上SoC方案的高集成度,顺带也提升了可靠性。

GC080X则是一款宽带射频收发系列芯片,支持2收2发(2R2T)、100MHz带宽,频率覆盖30MHz~6GHz,FDD/TDD双工模式都能干,采样率也能调。集成了完整的射频收发链路和高速AD/DA、数字HB、FIR滤波器,还有LVDS/CMOS数字接口。

整个方案以DR1 FPSoC®为核心,搭上GC080X,构建完整的软件无线电收发链路:GC080X负责射频收发和数据转换,通过LVDS高速接口跟DR1的FPGA侧互联;FPGA侧管IQ数据的解帧、组帧、跨时钟域缓冲和DMA搬运;处理器侧负责参数配置、数据处理和业务调度。如此一来,“射频—基带—应用”就端到端贯通了。

图1 DR1 FPSoC + GC080X软件无线电平台系统框图

技术实现:高速可靠的双向数据通路

方案在FPGA侧构建了完整的双向高速数据通路,跨时钟域设计保障数据完整性——这部分是真正体现功力的地方。

接收方向(GC080X → FPGA → DDR):
GC080X接收信号经LVDS送入FPGA,通过IDDR采样、帧解析和IQ提取后完成50-bit打包,经过异步FIFO跨入系统时钟域,再经64-bit装包和sla ve AXI4 HP高速DMA写入DDR,供处理器读取。

发送方向(DDR → FPGA → GC080X):
处理器在DDR中准备好基带IQ波形,FPGA侧通过sla ve AXI4 HP DMA读取,经过数据源选择和三路异步FIFO缓冲,由LVDS Mode4组帧、ODDR序列化后送到GC080X完成射频发射。

跨时钟域设计:
基带BBP时钟域(FDD 122.88 MHz / TDD 61.44 MHz)与系统时钟域(250 MHz)之间通过异步FIFO安全隔离,控制信号经专用CDC同步器实现跨时钟域处理,从根本上消除了亚稳态隐患。

方案中,DR1 FPSoC®与GC080X通过LVDS高速接口互联,构建“射频—基带—应用”端到端完整收发链路:

图2 DR1与GC080X收发链路数据通路示意图

三大亮点

软件定义射频

GC080X支持FDD 2R2T与TDD 2R2T工作模式,载波频率、带宽、增益均可由处理器软件实时配置;加上FPGA侧的LVDS组帧/解帧和动态IDELAY采样校准,不改硬件PCB,光靠软件就能完成收发链路重配置和端口收发方向交换——灵活适配多种无线制式与频段,这才是软件定义的真谛。

灵活可编程可扩展

DR1 FPSoC®的FPGA侧资源可编程,想拓展外设接口或者自定义信号处理逻辑都行;“处理器+FPGA”异构融合架构,客户可以二次开发,快速造出满足自身需求的SDR应用。说白了,留足了折腾的空间。

FPSoC片上高集成

DR1 FPSoC®单芯片上集成了处理器、JPU、NPU、DDR控制器、丰富外设和FPGA逻辑,基带处理和控制逻辑全在片上搞定。方案还内置了PRBS伪随机序列发生和校验机制,能在线自检LVDS链路质量;再加上ChipWatcher片上抓点,数据通路的完整性和可靠性都有保障。

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