こんにちは、ドルフィンシステムの笹生です。
今回で 21回目の USRP のサンプルについての紹介となります。
今回紹介するサンプルはタイトルの「ステートとキューを使ってUSRP での受信設定を実行中に変更するサンプル」です。ステートとキューを使用して実行中に USRP の設定を変更するといった割と実用的なプログラムの構造になっています。
それでは「niUSRP EX Spectral Monitoring (Interactive).vi 」を見ていきましょう。
サンプルプログラムの開き方につきましては第一回のブログを参照してください。
※以前よりお伝えしましおりますが、USRP の古い型番の物はそろそろ（今年中には）販売中止になるものも出てくるそうですのでご注意ください。
niUSRP EX Spectral Monitoring (History).vi
名前順にソートされて20番目のサンプルが「niUSRP EX Spectral Monitoring (Interactive).vi 」です。
ト
それではフロントパネルを見てみましょう。下のような GUI を確認できます。
フロントパネルとしては大きく分けて、下段が設定関連、上段が受信信号のグラフ表示になります。
STOP ボタン：プログラムを終了するボタンです。
Error out
エラーが発生したときに表示されます。
Acquired Signal グラフには 受信信号（実部と虚部＝IとQ）が表示されます。
Magnitude Spectrum にはスペクトラムを表示します。
これまでのサンプルとは異なり、ブロックダイアグラムは大きく 3つのステートで構成されています。
① Configure USRP（USRP に設定）
② Acquire Frames（フレームを受信）
③ Exit
この VI を実行するとまず、実行時の設定で ① USRP に設定⇒②フレームを受信
になり、②を繰り返し実行しています。
②の状態で何か設定を変更して Reconfigure ボタンを押すことで状態②→①で設定変更→②改めてフレーム受信となります。
②の状態でSTOP ボタンを押すと、③で VI の実行を終了します。
実行開始時はステートキューに”Configure USRP"と"Acquire Frames"をセットしておきます。
ステートは②のステートで変化します。
USRPからデータを受信してスペクトラムに表示します。
それでは詳細を見てみましょう。
① Configure USRP（USRP に設定）のステート
① Configure USRP（USRP に設定）のステートの部分では 大きく5つの処理をしています。①USRPデバイスのオープン
Device Name への設定の仕方としてマスターを先に設定します。
開くことが出来たら、セッションハンドルを出力しますのでこの後の設定などはそのセッションハンドルを基に行います。
②チャネルの有効化
この部分は USRP のプロパティノードを使用しています。
③IQレート、キャリア周波数、ゲインといったRF設定
IQ レート、キャリア周波数、ゲイン、アクティブアンテナの設定をします。
取得方法を有限に設定し、1回の取得サンプル数を指定します。
⑤ 受信開始
受信が開始され、指定されたタイミングで取得した RF 信号が IQ データにダウンコンバートされてバッファに蓄えられていきます。
⑥最初のフレームを取得
このサンプルではパイプラインを開始するにあたり最初のフレームを取得しておくようです。目的は恐らく表示に時間がかかるので、次の受信ループの際にエラーしないようにするためだと考えられます。（あまり良いやり方とは思えませんが、、、）
② Acquire Frames（フレームを受信）
② Acquire Frames（フレームを受信）の部分では、USRP でRF 信号が IQ データにダウンコンバートされてバッファに蓄えられていきますので、データを PC に吸いあげる（フェッチする）ことが主な処理です。また取得データをグラフに表示する処理も行っています。
さらに Reconfigure ボタン、STOP ボタンを監視し、押された場合にはループを抜けてそれぞれ別のステートをステートのキューに入れます。
①最初の受信開始
②最初のフェッチ
③While Loop
④ループ内での受信開始とフェッチ
⑤グラフ表示
⑥ USRP 停止
⑦ USRP デバイスを閉じる
⑧ ボタンによる次のステートをキューに入れる
それでは見ていきます。
① 受信開始
ループに入る前に最初の受信が開始され、指定されたタイミングで取得した RF 信号が IQ データにダウンコンバートされてバッファに蓄えられていきます。
②最初のフレームを取得
このサンプルではパイプラインを開始するにあたり最初のフレームを取得しておくようです。目的は恐らく表示に時間がかかるので、次の受信ループの際にエラーしないようにするためだと考えられます。（これが良いやり方か分かりませんが、、、）
個のステートでのメインの受信の処理ループは While ループです。エラーした場合かユーザーが Reconfigure ボタンか、STOP ボタンを押したときにこのループを終了する構造になっています。
③ While Loop
外側の四角い枠が While Loop です。ユーザーが Reconfigure ボタンか、STOP ボタンを押したときか、エラーが発生したらループを停止する条件で実装されています。
④ ループ内での受信開始とフェッチ
毎回イニシエートしてからフェッチの関数で USRP からIQ データをフェッチしています。多くのサンプルでは個のフェッチのあと直接グラフにデータを渡すことが多いですが、このサンプルではグラフ表示のほうにはシフトレジスタで前回のデータを渡しています。この関数では CDB WDT という形式にしています。
CDB WDT は Complex Double の倍精度複素数のデータと時間情報がついた波形データが取得されます。
関数の下部にある選択できるリストから出力するデータフォーマットを変更することができます。もちろん変更した場合はそのあとの処理も対応する必要があります。
⑤グラフ表示
フェッチした 2D の複素である IQ データを通常のグラフとスペクトラム(平均化パラメータに対応）に変換して Magnitude Spectrumに表示しています。
⑥USRP を停止
USRP を停止します。
⑦ USRP デバイスを閉じる
USRP のセッションを閉じます。
③ Exit 終了処理
実行してみる
実行すると、受信が開始され、上段の IQ グラフとスペクトラムへの表示がされました。
再度初期化設定のために一瞬止まった感じになりますがインタラクティブに変更されました。
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