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GNU Radioに対応したソフトウェア無線開発ボード Ettus Research「USRP B210」好評発売中!

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No.1710 2023. 4. 6
◇GNU Radioに対応したソフトウェア無線開発ボード
 Ettus Research「USRP B210」好評発売中!

◇Raspberry Pi財団が開発した組み込み機器用マイコンボード
 無線通信機能が追加された「Raspberry Pi Pico W」好評発売中!
◇マルツの技術情報
 IGBTゲート信号発振回路基板の製作 【LP40:駆動回路編】
GNU Radioに対応したソフトウェア無線開発ボード
Ettus Research「USRP B210」 好評発売中!

 今回は、無線機器の開発や通信アルゴリズムの研究の効率アップに役立つソフトウェア無線開発用プラットフォーム「USRP B210」をご紹介します。

 ソフトウェア無線(Software Defined Radio:SDR)は、従来は主にアナログ回路で構成されていた無線機の信号処理部分をソフトウェアで書き換え可能なデジタル回路で構成することにより、様々な通信方式に変更できるようにした無線方式です。

 SDRは軍事目的で開発されましたが、GNUプロジェクトにおいて、誰でも自由に使えるライブラリとしてGNU Radioが2001年に公開されてからソフトウェア無線が身近なものになりました。

 GNU Radioは無線通信でよく用いられる信号処理関数を使いやすくしたライブラリで、C/C++やPythonを使ってプログラミングができます。また、グラフィカルにプログラミングができるGRC(GNU Radio Companion)という環境も用意されています。

 USRP(Universal Software Radio Peripheral)は、GNU Radioの開発者の一人でもあるMatt Ettus氏が2004年に設立したEttus Research社が販売するSDRプラットフォームで、オープンハードウェアとして回路図やFPGAのプログラムが公開されています。USRPは、GNU Radioの機能とほぼ1対1に対応しています。なお、Ettus Research社は2010年にNational Instruments社に買収され、現在はNI社のブランドになっています。

 USRPには、USB接続のBシリーズ、Ethernet接続のNシリーズ、PCIe接続のXシリーズ、組込み用途のEシリーズなどがあります。低価格なのはB200シリーズです。
 

USRP B210
 
 USRP B210は、RFフロントエンド、デジタルバッファ、USBコントローラで構成され、RFフロントエンドにはアナログ・デバイセズ社のトランシーバAD9361、デジタルバッファにはザイリンクス社のSpartan-6(XC6SLX150)FPGAが使用されています。

 70MHz~6GHzという広い周波数範囲に対応し、パソコンとUSB3.0によるバスパワー接続を行って使用します。送受信は2チャンネルが可能で、帯域幅は2ch使用時は30.72MHz、1ch使用時は56MHzです。USRP B210はボードのみで販売され、ケースは別売されています。ボードサイズは97mm×155mm×15mm、重さは350gです。

 USRP B210のより詳しい説明は、「GNU Radio×USRPで作るソフトウェア無線機」において、株式会社ラジアンの加藤隆志氏による解説が公開されています。USRPシリーズの概要および、USRP B210の仕様や開発環境、ソフトウェアFMラジオやLoRaレシーバの作り方などを紹介していますので参考にしてください。

USRP B210 70MHz-6GHz SDR/Cognitive Radio 【6002-410-024】
 単価:¥263,998 (税込)
Raspberry Pi財団が開発した組み込み機器用マイコンボード
無線通信機能が追加された「Raspberry Pi Pico W」
好評発売中!

 ここでは、Raspberry Pi財団が開発した組み込み機器用のRP2040マイコンのブレイクアウトボード「Raspberry Pi Pico W」をご紹介します。

 「Raspberry Pi Pico W」は、Raspberry Pi Picoに2.4GHzのWi-Fi/Bluetooth5.2の無線通信機能を持つインフィニオン製のCYW43439を搭載した製品です。発売当初はWi-Fi(802.11n)のみのサポートでしたが、SDK1.5.0でBluetoothのサポートが追加されました。ただし、現時点ではベータ版となっています。


Raspberry Pi Pico W
 
 「Raspberry Pi Pico W」の機能は、無線通信モジュールが搭載されていること以外はPicoとほぼ同じです。Picoと同様にRP2040マイコン、2MバイトのFlashメモリを搭載しており、Picoで作成したプログラムを動作させることができます。 ただし、無線通信モジュールが追加されたことにより、GPIOの割り当てが若干変更になっています。たとえば、基板に実装されているLEDはマイコン(RP2040)のGPIO端子から無線モジュール(CYW43439)の汎用ポートへ接続が変更になりました。そのほか、電源電圧モニタの回路なども変化していますが、ピン配置はPicoと同じで互換性があります。ほとんどの場合、Picoの互換機として使用できます。

 RP2040は、133MHzで動作するArm Cortex-M0+コアを2個と264KBのSRAMを搭載しています。RP2040にフラッシュは搭載されていませんが、独自のQuad SPIバスにより最大16MBのフラッシュを接続して利用することができます。その他、DMAコントローラや補間器、整数除算器、500kspsの12ビットA/Dコンバータ、時計(カレンダー)機能なども搭載しています。

 インターフェースには、4本のアナログ入力を含むGPIO×30、UART×2、SPI×2、I2C×2、PWM×16、USB1.1(ホスト/デバイス)、プログラマブルI/O×8が用意されています。

 RP2040は、インターフェースの制御線を減らすためにPIO(プログラマブルI/Oブロック)というハードウェアを搭載しています。プログラムにより入出力をコントロールする仕組みで、SDカードやVGAなどのインターフェースをエミュレートすることができます。

 「Raspberry Pi Pico W」を使用する際の注意点として、無線通信モジュール使用時に最大約300mA程度(理論値)の電力を消費します。

Raspberry Pi Pico W 【RASPBERRYPI-PICO-W】
 単価¥1,210 (税込)
【マルツの技術情報】
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IGBTゲート信号発振回路基板の製作 【LP40:駆動回路編】
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