# input: short; output: complex chan_filter1 = \\
gr.freq_xlating_fir_filter_scf (cfir_decimation,
channel_coeffs,
freq1, # 1st station freq input_rate)
(head1, tail1) = build_pipeline (fg, quad_rate, audio_decimation)
# sound card as final sink
audio_sink = audio.sink (int (audio_rate))
# now wire it all together fg.connect (src, chan_filter1) fg.connect (chan_filter1, head1) fg.connect (tail1, (audio_sink, 0))
return fg
def build_pipeline (fg, quad_rate, audio_decimation): '''Given a flow_graph, fg, construct a pipeline for demodulating a broadcast FM signal. The input is the downconverted complex baseband signal. The output is the demodulated audio.
build_pipeline returns a two element tuple containing the input and output endpoints. '''
fm_demod_gain = 2200.0/32768.0
audio_rate = quad_rate / audio_decimation volume = 1.0
# input: complex; output: float
fm_demod = gr.quadrature_demod_cf (volume*fm_demod_gain)
# compute FIR filter taps for audio filter width_of_transition_band = audio_rate / 32
audio_coeffs = gr.firdes.low_pass (1.0, # gain
quad_rate, # sampling rate
audio_rate/2 - width_of_transition_band, width_of_transition_band, gr.firdes.WIN_HAMMING)
# input: float; output: float
audio_filter = gr.fir_filter_fff (audio_decimation, audio_coeffs)
fg.connect (fm_demod, audio_filter) return ((fm_demod, 0), (audio_filter, 0))
def main (args):
nargs = len (args) if nargs == 1:
# get station frequency from command line freq1 = float (args[0]) * 1e6 else:
sys.stderr.write ('usage: fm_demod freq\\n') sys.exit (1)
# connect to RF front end
rf_front_end = gr.microtune_4937_eval_board () if not rf_front_end.board_present_p (): raise IOError, 'RF front end not found'
# set front end gain
rf_front_end.set_AGC (300)
# determine the front end's \ IF_freq = rf_front_end.get_output_freq () # 5.75e6
# Tell the front end to tune to freq1.
# I.e., freq1 is translated down to the IF frequency rf_front_end.set_RF_freq (freq1)
# build the flow graph
fg = build_graph (IF_freq, None)
fg.start () # fork thread(s) and return raw_input ('Press Enter to quit: ') fg.stop ()
if __name__ == '__main__': main (sys.argv[1:])
和Hello World的例子一样，这个例子建立了一个流向图，把所有的信号处理模块连接到了一起然后开始运行。在这个例子中，mc4020.source是一个和 Measurement
Computing PCI-DAS 4020/12 高速 ADC的连接接口。在它后面连接一个gr.freq_xlating_fir_filter_scf，这是一个有限脉冲响应（FIR）滤波器，负责选择 FM广播的电台频段并且把它变频到基带（0HZ，直流）。然后用20M的converter和解调器，我们就能够接收到邻近的6MHZ带宽的频率了，在这个频带中大概能包含10个或者更多频道的FM电台。接着使用gr.freq_xlating_fir_filter_scf来选择一个我们想收听的频道。在这个例子中，我们选择了RF前端精确的中频频率5.75MHZ，gr.freq_xlating_fir_filter_scf的输出是一个经过 160,000次/秒的复采样数据流，然后把复基带信号输出给gr.quadrature_demod_cf进行积分取模，这个模块负责真正的FM解调。 gr.quadrature_demod_cf通过比较每个邻近的复采样信号的角度（by subtracting the angle of each adjacent complex sample）来有效的区分频率，gr.quadrature_demod_cf的输出包含了FM立体声的左加右声道信号（left-plus- right FM mono audio signal），19kHZ的立体声的控制音（pilot tone）,中心频率是38KHZ的左减右（left-minus-right）信号和其他的在这个上面的次载波（sub-carriers）信号。在这个简单的接收机中，我们使用低通滤波和抽取滤波，提取出了left-plus-right信号信息，把这个信号送给声卡，经过声卡的32，000HZ的DAC，就能够把数字信号还原成模拟声音，到此我们可以听到FM广播信号了。如果想进一步了解FM接收机的原理，请参考：\by Step.\
图形化用户接口
GNU Radio应用程序的图形化接口是使用python来实现的，接口能使用pyhone的任何toolkit来实现，我们推荐使用wxPython，它能最大化的实现跨平台应用。GNU Radio提供由C++到Python的连接机制。
硬件要求
GNU Radio是硬件独立的，今天带有单独浮点运算单元的上GHZ的CPU已经很常见了，这给台式机实现数字信号处理功能带来了可能。一个3G的 Pentium 或者 Athlon处理器能够每秒处理30亿次浮点FIR运算。我们现在能够在PC上建立软件通讯系统，这是几年前所不敢想象的。你的硬件要求依赖于你想做什么。总的来说，一个1G或者2G带有256M内存的机器应该是足够了。你也需要一些其他的模拟外设连接在你的PC上，包括内置的声卡或者96 kHz, 24-bit高保真声卡。使用这些模拟设备，你只能处理有限的窄带信号。另外的方案是使用高速的PCI模拟到数字的外设，这些设备可以达到20M的抽样率，但是他们是比较昂贵的，差不多是买一台PC的价钱。使用这些高速板，调制解调器可以作为RF前端来使用。 为了有一个更满意的替代产品，现在我们已经设计了一个通用软件无线电外设（USRP）。
通用软件无线电外设
我们首选的硬件解决方案是USRP,USRP是Matt Ettus的杰作，USRP是一个非常灵活的USB设备，它把你的PC连接到RF世界。USRP包含一个小的母板，母板包含4个12bit /64M抽样率的ADC，4个14bit/128M DAC,一个百万门的FPGA芯片和一个可编程的USB2.0控制器。每个USRP母板支持4个子板，2个接收，2个发射。RF前端是实现在子板上的，不同的子板处理不同的频率带宽。作为业余无线电使用，可以选择低能量的能够接收和发送440MHZ和1.24GHZ的子板。一个仅有接收功能的基于 cable modem 调谐的子板覆盖50MHZ到800MHZ频率范围被设计成容易手工来做原型的，目的是为了方便实验。
Figure 2. Universal Software Radio Peripheral
USRP 的灵活性得益于2个可编程的元件，通过他们和PC上的host端交互。为了对USRP有一个初步映像，让我们看一下它的启动过程。USRP本身不含有 ROM，仅仅有一个存储VendorID和productID和版本号信息的EEPROM。当USRP插到PC的USB口上以后，主机上的程序通过 VID，PID和版本号识别这是一个未配置的USRP，主机上的程序第一步要做的是下载一个8051固件到USB控制芯片上，这个固件控制USB的行为。当USB固件下载好后，USRP模拟一个USB设备的重枚举过程，此后主机识别到一个不同的设备，VID,PID和版本号都不同了。现在这个USB固件定义USB端口，接口和用户自定义命令。其中一个命令是load FPGA，收到这个命令后USB设备就能够把FPGA配置bitstream下载到FPGA芯片中开始工作。
FPGA是一个通用硬件，它的行为完全由配置的bitstream来决定，你可以把bitstream看作是一个目标码。这个bitsteam是由一个高级硬件描述语言编译得到的，在USRP里面这是由verilog硬件描述语言来实现的。这些代码是开源的，和其他的GNU Radio代码一样，是基于GNU的GPL协议的。
FPGA职责
FPGA 像一个小的，高性能的并行计算机一样，可以完成你设计的任务，设计FPGA需要一些技能，并且如果不慎还会烧坏你的板子。还好我们已经提供一个标准的适应性很广的FPGA配置。通过使用一个好的USB控制器，USRP能够有32M/s的处理能力，USB是半双工的，基于你的需要，USB能够在传输和接收之间转换。在接收方式下，标准的配置能够允许你选择你感兴趣的频率，同时完成基带化和抽取滤波的工作。和RF前端处理方法一样，但现在做的是在数字域的采样。执行这些功能的代码叫做数字下变频转换器DDC（(Figure 3, “Digital Down Converter Block Diagram”），利用这些处理我们能够在数字域快速的改变中心频率。
