來源：FPGA FAE技術(shù)分享選集

RF Data Converters驅(qū)動(dòng)API是AMD Xilinx為RFSoC提供的一套軟件接口，用于控制Data Converters(RF-ADC和RF-DAC)的硬件功能。它作為用戶應(yīng)用程序與底層硬件寄存器之間的抽象層，封裝了復(fù)雜的配置流程和時(shí)序控制，使開發(fā)者能夠通過函數(shù)調(diào)用直接管理射頻信號(hào)鏈的關(guān)鍵參數(shù)。

RF Data Converters驅(qū)動(dòng)API在絕大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中是必須的，尤其是在需要?jiǎng)討B(tài)控制、多設(shè)備同步或復(fù)雜校準(zhǔn)的場(chǎng)景。雖然理論上系統(tǒng)參數(shù)完全靜態(tài)不變（例如僅需一次初始化且無需動(dòng)態(tài)調(diào)整）或者通過直接寄存器操作可以不用API，但缺點(diǎn)是代碼可維護(hù)性差、無法適應(yīng)需求變更、且同步功能難以實(shí)現(xiàn)，顯著增加開發(fā)難度、調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)和后期維護(hù)成本。對(duì)于基于RFSoC的射頻系統(tǒng)開發(fā)，掌握并合理使用驅(qū)動(dòng)API是高效、可靠實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的必要前提。

RFDC API介紹

AMD Xilinx的RFDC驅(qū)動(dòng)API提供了高度靈活的配置能力，涵蓋混頻器、QMC、時(shí)鐘同步等關(guān)鍵功能，支持動(dòng)態(tài)更新與多設(shè)備同步。RFDC驅(qū)動(dòng)基于libmetal構(gòu)建，裸機(jī)和Linux使用相同的驅(qū)動(dòng)程序。兩個(gè)軟件平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)程序都在AMD提供的libmetal軟件層上運(yùn)行。這種設(shè)計(jì)選擇帶來了多方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，尤其在異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)（如RFSoC的ARM + FPGA架構(gòu)）中體現(xiàn)得尤為明顯：可以統(tǒng)一硬件抽象層，適配多操作系統(tǒng)（Linux/RTOS/裸機(jī)）及Xilinx異構(gòu)平臺(tái)（如RFSoC、Versal），降低移植成本，簡(jiǎn)化中斷處理，內(nèi)存與緩存的一致性，與OpenAMP深度集成，支持復(fù)雜異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)等等。

驅(qū)動(dòng)程序由以下文件組成：

?API

xrfdc.c :此文件中實(shí)現(xiàn)了用戶接口API函數(shù)。

xrfdc.h :此文件中提供了用戶接口API原型。該文件提供了驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗Y(jié)構(gòu)的原型，以及API中使用的所有其他結(jié)構(gòu)的原型。該文件實(shí)現(xiàn)了實(shí)用的內(nèi)聯(lián)函數(shù)用于訪問驅(qū)動(dòng)程序和IP中的各種數(shù)據(jù)。

xrfdc_mts.c :該文件實(shí)現(xiàn)了多Tile同步API函數(shù)。

xrfdc_mixer.c :該文件實(shí)現(xiàn)了混頻器API函數(shù)。

xrfdc_clock.c :該文件實(shí)現(xiàn)了與時(shí)鐘相關(guān)的API函數(shù)。

xrfdc_mb.c :該文件實(shí)現(xiàn)了多頻段API函數(shù)。

xrfdc_ap.c :該文件實(shí)現(xiàn)了模擬路徑API函數(shù)。

xrfdc_dp.c :該文件實(shí)現(xiàn)了數(shù)字路徑API函數(shù)。

xrfdc_sinit.c :該文件實(shí)現(xiàn)了初始化API函數(shù)。

?硬件寄存器映射

xrfdc_hw.h :該文件提供了硬件寄存器映射的定義。同時(shí)，該文件還

提供了Zynq UltraScale+ RFSoC寄存器接口中各相關(guān)字段的掩碼。

?中斷處理

xrfdc_intr.c :實(shí)現(xiàn)了處理IP核各類中斷和錯(cuò)誤的函數(shù)。

關(guān)于RFDC的API函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等詳細(xì)介紹可以參考Xilinx的PG269文檔。

RFDC API使用

在大規(guī)模MIMO通信、相控陣?yán)走_(dá)、多芯片級(jí)聯(lián)擴(kuò)展等應(yīng)用中需要多Tile的ADC、DAC嚴(yán)格對(duì)齊同步。在RF Data Converters啟動(dòng)時(shí)，同一Tile內(nèi)的轉(zhuǎn)換器始終是對(duì)齊的，但不能保證確定的延時(shí)。在多Tile系統(tǒng)中，不能保證具有確定的延時(shí)，甚至不能保證跨Tile的延時(shí)對(duì)齊。這需要我們必須提供一種機(jī)制來對(duì)齊這些Tile。RFSoC多Tile同步通過硬件時(shí)鐘信號(hào)SYSREF與驅(qū)動(dòng)API共同實(shí)現(xiàn)，確保跨Tile/芯片的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)嚴(yán)格對(duì)齊。這里我們以實(shí)現(xiàn)多個(gè)Tile之間的同步為例來介紹RFDC API的使用。

1.參照前面RFDC IP設(shè)計(jì)文章，在Vivado里配置好RFDC IP后生成bit文件，然后導(dǎo)出xsa文件；

2.在Vitis里選擇Vivado設(shè)計(jì)生成的xsa新建一個(gè)平臺(tái)項(xiàng)目，選擇standalone，處理器選cortexa53，然后單擊完成；

3. 修改平臺(tái)BSP的設(shè)置，勾選libmetal庫(kù)，然后單擊OK；

4. 選擇剛剛創(chuàng)建的平臺(tái)新建一個(gè)空的應(yīng)用程序；

5.將Vitis安裝路徑data/embeddedsw

/XilinxProcessorIPLib/drivers/rfdc_v11_1/examples文件夾下的xrfdc_mts_example.c導(dǎo)入到應(yīng)用程序中；

6.由于是裸機(jī)工程，在剛剛導(dǎo)入的xrfdc_mts_example.c中添加宏定義：#define __BAREMETAL_；

7.Build工程，連接板子加載程序調(diào)試看是否打印了Successfully ran MTS Example，打印了說明多tile同步成功。然后可以去觀察硬件adc、dac的延時(shí)對(duì)齊效果了。

Petalinux操作系統(tǒng)中RFDC API使用跟裸機(jī)步驟差不多，但是要注意的是在進(jìn)行debug時(shí)要是出現(xiàn)SDK hangs when it attempts to run metal_init時(shí)，網(wǎng)上有通過加驅(qū)動(dòng)庫(kù)的方式來解決，但是還會(huì)出現(xiàn)如下報(bào)錯(cuò)：

其實(shí)只要不勾選Auto-attach Process children就能解決該問題。