RFSOC入门：集成射频处理的系统级芯片

RFSOC入门：集成射频处理的系统级芯片

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_57025922/article/details/144773413

RFSOC（Radio Frequency System on Chip）是一种集成了射频处理和可编程逻辑的系统级芯片，类似于传统的ZYNQ架构，由可编程逻辑（PL）和处理系统（PS）组成。其独特之处在于集成了高性能的射频数据转换器（RFDC），可以直接处理高频射频信号。

RFSOC的主要组成部分

1. RF Data Converter（RFDC）

RFDC集成了ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器），支持高达Gsps的采样率，可以直接采样射频信号。此外，它还包含数字上变频器（DUCs）和数字下变频器（DDCs），用于在基带信号和调制频率之间进行转换。

2. Soft Decision Forward Error Correction (SD-FEC)

软判决前向纠错模块用于无线通信中的错误检测和纠正，可以显著提高通信链路的可靠性。

3. Gigabit Transceivers (GTY Transceivers)

为了实现与核心网络的高速连接，RFSOC集成了加固的GTY收发器，支持多种高速串行接口标准。

4. Programmable Logic（PL）

可编程逻辑部分类似于FPGA，可以直接与RF-ADCs和RF-DACs接口相连，实现自定义的无线电架构。

5. Processing System（PS）

处理系统包括：

• 四核Arm Cortex-A53应用处理单元（APU）
• 双核Arm Cortex-R5实时处理单元（RPU）
• 平台管理单元（PMU）和安全功能

关键组件详解

处理系统（PS）

应用处理单元（APU）

• 四核Arm Cortex-A53处理器
• 每核包含FPU、Neon媒体处理引擎、加密扩展和MMU
• 共享Snoop控制单元（SCU）和二级缓存

实时处理单元（RPU）

• 双核Arm Cortex-R5
• 低延迟性能
• 浮点单元、紧耦合存储器（TCM）、本地高速缓存和存储器保护单元

平台管理单元（PMU）

• 三个硬化处理的MicroBlaze处理单元
• 通过多数表决系统增加可靠性
• 包含固件以管理设备

配置安全单元（CSU）

• 安全助推器模块（SPB）和加密接口块（CIB）
• 三个MicroBlaze处理单元管理安全启动和其他安全功能

可编程逻辑（PL）

PL与RF接口通过AXI4-Stream接口进行数据传输，支持复数到实数的转换。

射频数据转换器（RFDC）

RF-ADC可以配置为每Tile 4个块、每Tile 2个块或每Tile 1个块。每个Tile包含一个锁相环（PLL），需要外部低抖动时钟源。

设计方法

RFSOC的设计分为硬件和软件两部分：

• 硬件设计：使用Vivado IED、MATLAB/Simulink环境中的block-based tools、Vitis™Model Composer和HDL Coder
• 软件开发：使用PYNQ框架，这是一个开源项目，结合了SoC硬件设计、Linux和Python元素，通过Jupyter环境进行开发。