开发者分享|AMD Zynq™ UltraScale+™ RFSoC - RF Data Converter 资源

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来源:网络素材

本篇博文主要涵盖了 AMD 为集成的 RF Data Converter 提供的公共资源。

AMD Zynq™ UltraScale+™ RFSoC 器件家族将处理器系统与 UltraScale™ 架构可编程逻辑和 RF-ADC、RF-DAC 以及 Soft-Decision FEC 相结合,能够实现完整的软件定义无线电,其中包括直接 RF 采样数据转换器,支持在高度可编程的单一 SoC 上实现 CPRI™ 和千兆以太网到射频转换。

产品页面

AMD Zynq UltraScale+ RFSoC 登陆页面:

https://www.amd.com/en/products/adaptive-socs-and-fpgas/soc/zynq-ultrascale-plus-rfsoc.html#video

文档

  1. 《RFSoC 数据手册:概述》(DS889),Zynq UltraScale+ RFSoC 的高层次简介:

    https://docs.xilinx.com/access/sources/ud/document?url=ds889-zynq-usp-rfsoc-overview&ft:locale=en-US

  2. 《RFSoC DFE 数据手册:概述》(DS883),Zynq UltraScale+ RFSoC DFE 器件的高层次简介:

    https://docs.xilinx.com/access/sources/ud/document?url=ds883-zynq-rfsoc-dfe-overview&ft:locale=en-US

  3. 《产品选型指南》(XMP105),展示器件家族之间的资源差异的清晰图示:

    https://docs.xilinx.com/access/sources/ud/document?url=zynq-usp-rfsoc-product-selection-guide&ft:locale=en-US

  4. 《RFSoC 数据手册:DC 和 AC 开关特性》(DS926),产品规格,包括 ADC/DAC 块的电气和性能参数以及时钟设置特性:

    https://docs.amd.com/access/sources/dita/map?url=ds926-zynq-ultrascale-plus-rfsoc&ft:locale=en-US

  5. 《RF Data Converter v2.6 Gen1/2/3/DFE IP 产品指南》(PG269),IP 产品指南,旨在描述 RFDC IP 的详细使用和功能:

    https://docs.amd.com/access/sources/dita/map?Doc_Version=2.6%20English&url=pg269-rf-data-converter

  6. 《PCB 设计指南》(UG583),第 3 章描述了 RFSoC 电源轨的 PDN 准则以及 ADC/DAC PCB 设计准则:

    https://docs.amd.com/access/sources/ud/document?url=ug583-ultrascale-pcb-design&ft:locale=en-US

XAPP/参考设计

  1. 《多个 RF Data Converter 子系统内的信号处理同步》(XAPP1349):此 XAPP 演示了多块同步解决方案,并分析了应用需求。

    https://docs.amd.com/r/en-US/xapp1349-rfdc-subsystems

  2. 《多实例远程 RFDC 参考设计用户指南》(UG1552):该参考设计演示了如何使用 AXI 接口访问远程辅助系统上的 RFDC。 

    https://docs.amd.com/v/u/en-US/ug1552-rfdc-ref-design

入门设计

我们在产品登陆页面下提供了两个以 ZCU208 和 ZCU111 评估板为目标的入门设计。对于 RFSoC 新手,强烈建议在早期阶段学习这两款设计。

https://www.amd.com/en/products/adaptive-socs-and-fpgas/soc/zynq-ultrascale-plus-rfsoc.html#resources

此外,您还可以联系 AMD FAE 或分销商,请求访问以下安全专区:

https://account.amd.com/en/member/zuplus_rfsoc_starter_designs.html

该专区内包含 20 余款针对不同开发板和不同功能特性的设计,非常适合作为开发起点。

白皮书

  1. 《自适应直接射频采样解决方案》(WP489):

    https://docs.xilinx.com/access/sources/ud/document?url=wp489-rfsampling-solutions&ft:locale=en-US

  2. 《认识射频采样数据转换器的关键参数》(WP509):

    https://docs.xilinx.com/access/sources/ud/document?url=wp509-rfsampling-data-converters&ft:locale=en-US

  3. 《直接射频采样收发器的并置部署注意事项》(WP541):

    https://docs.xilinx.com/access/sources/dita/map?url=wp541-coloc-direct-rf&ft:locale=en-US

  4. 《迈向 5G AMD 解决方案,赋能下一代无线系统》(WP476):

    https://docs.xilinx.com/access/sources/ud/document?url=wp476-toward-5g&ft:locale=en-US

勘误表

器件已知问题和局限性:

  1. 《Zynq UltraScale+ RFSoC 量产勘误表》(EN291):

    https://docs.xilinx.com/access/sources/ud/document?url=en291&ft:locale=en-US

  2. 《Zynq UltraScale+ RFSoC DFE 量产勘误表》(EN319):

    https://docs.xilinx.com/access/sources/ud/document?url=en319&ft:locale=en-US

评估板与特性描述电路板

AMD 提供了适用于四个器件家族的多个 RFSoC 开发板,以简化器件评估与特性描述的过程。以下链接指向这些开发板的登陆页面,其中包含开发板用户指南、原理图、BOM、布局、BIT(开发板接口测试)和开发板设置教程。

如需了解有关这些开发板的详细信息,请参阅开发板与套件选型指南:

https://docs.amd.com/v/u/en-US/zynq-rfsoc-kit-selection-guide
  • ZCU111:

    https://china.xilinx.com/products/boards-and-kits/zcu111.html

  • ZCU1275:

    https://china.xilinx.com/products/boards-and-kits/zcu1275.html

  • ZCU1285:

    https://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/zcu1285.html

  • ZCU208:

    https://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/zcu208.html

  • ZCU216:

    https://china.xilinx.com/products/boards-and-kits/zcu216.html

  • ZCU670:

    https://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/zcu670.html

  • RFSoC 4x2 套件:

    https://www.amd.com/en/corporate/university-program/aup-boards/rfsoc4x2.html

    此套件是由 Real Digital 设计,如需了解详细信息或者获取资料,请访问该链接:https://www.realdigital.org/hardware/rfsoc-4x2

器件特性描述报告

请联系您的 AMD FAE 或分销商,请求访问以下安全专区:

https://account.amd.com/en/member/zuplus_rfsoc_char_reports.html 

该专区包含 Zynq UltraScale+ RFSoC 器件家族的 RFADC、RFDAC、时钟设置与 MTS 性能的详细特性描述报告。此外,专区内还提供 RFADC/DAC S 参数模型和 ADS SI 套件。

IP 驱动程序

RFDC IP 的驱动程序在 GitHub 上发布,请访问 GitHub 页面获取可用的 API 和示例代码:https://github.com/Xilinx/embeddedsw/tree/master/XilinxProcessorIPLib/drivers/rfdc

如需获取 API 定义和描述,请参阅 PG269。

调试工具

RF Analyzer

RF Analyzer 工具为在任何用户电路板上配置和调试 Zynq UltraScale+ RFSoC 中的 RF Data Converter 提供了一种简便的方法。该工具支持使用简单的 GUI 来调试功能,并且能与用户电路板上实现的 RF Data Converter IP 设计示例进行无缝交互。

RF Analyzer 工具仅在 Windows 环境中受支持。

如果要确认硬件设置、测试 ADC/DAC 性能、了解子模块的行为等,强烈建议使用 RF Analyzer 工具。以下开发板相关配置在该工具中不可用。

  1. 电源设置

  2. 外部时钟设置

  3. 可编程逻辑 (PL) 设置

您可从产品登陆页面下载该工具:

https://www.amd.com/en/products/adaptive-socs-and-fpgas/soc/zynq-ultrascale-plus-rfsoc.html#tabs-9c5228a5dd-item-c560eacfb2-tab

请参阅《RF Data Converter 界面用户指南》(UG1309)获取工具指示信息:

https://docs.amd.com/r/en-US/ug1309-rf-data-converter-interface/RF-Analyzer

RFDC 评估工具

该评估工具包括一个适用于 Zynq UltraScale+ RFSoC ZCU111、ZCU208 和 ZCU216 评估板的参考设计,并带有一个自定义 GUI,用于配置 RF Data Converter 的操作以及评估 RF-ADC 和 RF-DAC 的性能。

与 RF Analyzer 工具相比,RFDC 评估工具仅可用于以上特定评估板,但评估板与 GUI 之间的通信更快,并且它支持 DDR 存储器、外部时钟配置和 DAC 电源配置。

如果您按上述方式购买了评估板,那么强烈建议遵循以下指示信息来使用 RFDC 评估工具。这款实用工具对于问题调试和性能评估很有用。

您可从产品登陆页面下载该工具,ZCU111 和 ZCU208/216 分别有独立的页面:https://www.amd.com/en/products/adaptive-socs-and-fpgas/soc/zynq-ultrascale-plus-rfsoc.html#tabs-9c5228a5dd-item-e45992f0ee-tab

请访问以下链接以获取工具指示信息:

  • 《RF Data Converter 界面用户指南》(UG1309):

    https://docs.amd.com/r/en-US/ug1309-rf-data-converter-interface/RF-Analyzer

  • 《ZCU111 RFDC 评估工具用户指南》(UG1287):

    https://docs.amd.com/v/u/en-US/ug1287-zcu111-rfsoc-eval-tool

  • 《ZCU208/ZCU216 RFDC 评估工具用户指南》(UG1433):

    https://docs.amd.com/r/en-US/ug1433-zcu216-rfsoc-eval-tool

Frequency Planner 工具

AMD 为 RFSoC 用户提供了 RFSoC Frequency Planner 工具,用于对 RF Data Converter 的高层次行为进行仿真,以帮助目标用例选择合适的频率规划和器件配置。

您可从产品登陆页面下载该工具:

https://www.amd.com/en/products/adaptive-socs-and-fpgas/soc/zynq-ultrascale-plus-rfsoc.html#tabs-9c5228a5dd-item-09982204c9-tab

请参阅《RFSoC Frequency Planner 快速使用指南》获取工具指示信息:

https://www.amd.com/content/dam/amd/en/documents/products/adaptive-socs-and-fpgas/soc/rfsoc-frequency-planner-quick-start-guide.pdf

(全文完)

图片

想要了解FPGA吗?这里有实例分享,ZYNQ设计,关注我们的公众号,探索

### 关于RF 数据转换器IP核粗混频实现与解决方案 #### 粗混频概述 粗混频是指在射频信号处理链路中,通过混合器(Mixer)将输入的射频信号下变频到较低频率的过程。对于Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC系列器件而言,在其内部集成的RF Data Converter IP Core提供了专用硬件模块来支持这一功能[^3]。 #### 混合器结构及其工作原理 每个Tile内含有两个12位分辨率的数据转换组件DAC以及相应的I/Q混频电路。这些混频单元能够接收来自外部天线或其他前端设备送来的高频模拟信号,并将其转化为适合进一步数字化处理的形式。具体来说: - **差分输入接口**:为了提高信噪比并减少干扰影响,采用了差分形式作为输入方式; - **内置缓冲放大器**:可以有效增强微弱电信号强度的同时保持良好线性度特性; - **阻抗匹配网络**:确保最佳能量传输效率,通常设置为约100欧姆的标准值。 #### 配置建议 当涉及到实际项目开发时,开发者应当注意以下几点事项以确保正确配置和高效利用该资源- 不同版本之间可能存在差异,比如GEN1/GEN2对比GEN3或带有DFE特性的型号,在选用前需确认目标平台的具体规格说明文档; - 输入共模电压参数会因产品迭代而有所变化,务必参照最新资料调整相应设计; - 对于多通道应用场景下的同步操作需求,则要充分考虑各子块间PLL之间的协调机制。 ```python # Python伪代码示例展示如何初始化一个具有特定属性的对象实例 class RfDataConverterConfigurator: def __init__(self, tile_id, pll_frequency=300e6, input_impedance=100): self.tile_id = tile_id self.pll_frequency = pll_frequency self.input_impedance = input_impedance def configure_mixer(self): print(f"Configuring mixer on Tile {self.tile_id} with PLL freq={self.pll_frequency}, impedance={self.input_impedance}") config = RfDataConverterConfigurator(tile_id='225') config.configure_mixer() ```
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