Linux系统下搭建USRP + GNU Radio开发环境

文章背景

毕设中需要进行lora信号的采集，需要进行整个信号采集的软件配置，才可以将收集的lora信号保存于本地，写文章的目的是因为现有的网上资料比较杂，加上自己刚接触偏通信的领域，作为一个入门的小记录。

主要步骤

在踩了很多坑之后，总结出如下的主要的配置流程：

• 物理桥接配置
• GNU Radio前序软件的配置
• GNU Radio安装

1 物理桥接配置

物理桥接的目的是将USRP与本地的服务器（自己的电脑）连接起来，即使两者处于一个局域网之中，可以互相通信。

PS：由于GNU Radio需要在linux系统中安装，配置过程使用虚拟机进行环境配置，如果电脑本身是linux系统是比较方便的，但配置过程可能会有出入，不在本文讨论范围内。
本文采用的是ubuntu 20.04，版本不同同样会造成配置的差异，特别是版本差别较大的时候。
运行系统镜像选择的是VMware的pro版本，网上有很多密钥，强烈建议使用pro版本，你也不想环境配置到最后一步出错导致系统崩溃从头开始吧（doge），pro有个快照功能可以最小化这个痛苦。

• 虚拟机基础配置
  打开VMware时，需要选择管理员身份打开，方便后续配置桥接模式。
  新建虚拟机时，处理器数量大一些，内存尽量大一些（6G以上），磁盘空间调大一些（30G以上），网络模式选择桥接模式，USB配置需要是3.0以上的配置，可以有效避免后续配置过程中出现过内存溢出，USB接口不兼容导致找不到USRP设备，磁盘空间不够需要扩充磁盘误操作导致虚拟机崩溃的莫名奇妙的坑。
  
  如果安装Ubuntu系统安装后存在屏幕过小这样的老问题，直接参考（https://blog.csdn.net/dengjin20104042056/article/details/106396644）安装VMware Tool。

• USRP基础配置
  USRP是通用软件无线电外设的英文缩写，USRP 是一个硬件平台，其主要优点是其灵活性和可编程性。通过软件定义，用户可以自定义和实现各种无线通信系统，如 WiFi、LTE、LoRa 等。
  USRP有一个固定IP地址，一般为192.168.10.2。
  个人主机与USRP的连接需要用网线连接，而且购买的网口需要是千兆网卡（百兆网口不能用，别问我为什么知道）。

• 虚拟机桥接连接外部设备
  VMware的界面中找到“编辑”，接着点击“虚拟网络编辑器”对网络模式进行选择，在接入USRP后，可以找到如下图所示的选项，选择包含“以太网适配器”的选项。

• 桥接模式IP配置
  主要是将USRP的IP地址与虚拟机的IP地址处于同一个局域网中（同一网段），所以虚拟机的桥接模式的地址需要设置为192.168.10.x，x可以是除2之外的数字，具体的配置过程可以参考这篇文章（https://blog.csdn.net/weixin_43434136/article/details/116759692），是一种较为方便的配置方法，不需要修改系统中的网络配置文件。
  前面提到的本地服务器是虚拟机，而在USRP设备与虚拟机之间包含了一个本地主机，所以需要将三者设置于同一个局域网之下，本地主机的配置如下图所示。
  
  虚拟机配置参考前文提供的博客进行配置，如下图所示。
  
  主机与虚拟机与USRP互相ping：
  
  

2 GNU Radio前序的软件配置

GNU Radio是一个开源的软件无线电开发工具包，提供了一套功能丰富的工具和库，
用于设计、模拟和实现软件定义无线电系统，在本文中主要用于接收处理分析USRP收到的信号。
该步骤的配置全部参考GNU Radio的官方配置：https://wiki.gnuradio.org/index.php?title=LinuxInstall

• 切换网络
  由于连接USRP后，服务器整个网络是一个局域网形式，并不能上网，需要将“虚拟网络编辑器”的桥接网卡切换成WIFI的网卡，才能进行后续联网下载软件的操作，建议主机联网通过手机的个人热点，校园网可能会连不上。
  
  这里选择的是3.10版本的安装，安装顺序如下图所示。
  

• 安装依赖
  
  找到依赖安装页面，复制命令至cmd安装即可。

• 安装UHD
  UHD是USRP的驱动，是服务器连接USRP的必备工具，安装的方法同样参照指南，如下图所示。
  
  运行安装成功测试命令的类似输出如下：
  

• 安装VOLK
  VOLK是一个矢量优化库，由它可以提高在不同计算平台矢量计算的效率，原本是Gnuradio的子项目，但后续版本中分离处理（Gnuradio官网提及的）。安装过程同样参照指南，如下图所示。
  

3 GNU Radio安装

前面步骤都顺利完成后，最后GNU Radio的安装就变得简单了，同样的方式安装编译即可。

安装完成后，运行gnuradio-companion这一命令测试是否可以打开GNU Radio的图形界面：