8月 292014
 

有时候我们希望在构建时能够在命令行添加一些宏定义,改变程序行为。一个典型应用示例是代码里通过检查是否定义了 DEBUG 宏,来决定是否输出调试信息。编译器一般提供命令行选项支持这种做法,例如使用 gcc 时可以在命令行添加 -D 选项,定义一些宏:

gcc -DDEBUG=1 a.c

不过,大型项目一般都需要自动化构建工具,如 GNU Autotools 或者 CMake。使用它们后,我们无法直接修改编译命令,但它们提供了替代方案。对于 Autotools,它可以识别 CPPFLAGS 等环境变量,从而我们可以在命令行上添加宏定义,例如:

CPPFLAGS="-DDEBUG=1" ./configure

此外,我们还可以先 export CPPFLAGS="-DDEBUG=1",再用 ./configure 命令。注意这里 CPPFLAGS 的 CPP 指的是 C 预处理器 (C Preprocessor),不是 C++,其中只应该设置 -I-D-U 等影响预处理器的选项。Autotools 支持 CFLAGSCXXFLAGSLDFLAGS 环境变量,分别用来指定 C 编译链接时、C++ 编译链接时、以及仅在链接时有效的选项。

目前许多项目已经使用 CMake 来构建。CMake 支持 CFLAGSCXXFLAGSLDFLAGS 等,但遗憾的是唯独不支持 CPPFLAGS。也就是说,CMake 会无视 CPPFLAGS 环境变量的值。Aron Xu 为此报了一个 BUG,不过因为没人志愿去做,所以一直没有修复。许多人可能会以为,可以用类似 cmake .. -DVAR=VALUE 的方式来添加宏定义,但这是无效的。这样一来,如果想在命令行上指定宏定义,只能复用 CFLAGS 或者 CXXFLAGS 变量。这基本可以工作,因为一般情况下预处理和编译是同一个命令进行的。

CMake 中标准的添加宏定义方法是使用 ADD_DEFINITIONS(-DMACRO)(参考文档),不过这需要修改 CMakeLists.txt 文件。如果想要在命令行上定制宏的开关或取值,那么可以像这里一样,定义一个 CMake 选项:

OPTION(DEFINE_MACRO "Option description" ON) # Enabled by default

然后做一个条件判断:

IF(DEFINE_MACRO)
    ADD_DEFINITIONS(-DMACRO)
ENDIF(DEFINE_MACRO)

之后,就可以用 cmake -DDEFINE_MACRO=OFF .. 调整宏的开关或取值了。

最后值得一提的是,如果代码里已经有了宏定义语句,那么通过命令行修改其取值是不可能的。编译器会警告宏被重复定义,而且生效的是源文件中的定义。想要重新定义,只能随后 #undef#define。这将不得不通过修改代码来实现。

8月 102014
 

bladeRF 维基上介绍了在 Linux 系统上搭建 bladeRF 环境的步骤,不过原文是英文的,另外其中一些具体选择不尽合理。本文以 Fedora 系统为示例,提供一个中文版的 bladeRF 环境搭建指南,并着重介绍和维基上的不同点。比较可能有一定的时效性,但一些原则应该足够通用。本文的比较基准是当前的维基版本

安装依赖

维基上建议安装 “Development Tools” “Development Libraries” 两个软件包组,但我们只需要其中的一部分软件包,其中有些可能已经安装过了,而像 cvs 等并不必须。如果你像我一样有“洁癖”,不希望安装不需要的软件包,那么可以用如下的命令安装必须的依赖(未严格验证,在我这里绝大多数包都在之前安装过了):

sudo yum install git doxygen gettext glibc-devel ncurses-devel readline-devel zlib-devel boost-devel
sudo yum install libusbx libusbx-devel cmake wget gcc-c++

注意其中是 libusbx 而非 libusb,后者是 0.x 系列的版本,而非 1.x 系列。Debian/Ubuntu 系的用户会注意到软件包命名上的差异 (devel 而非 dev)。

维基上推荐安装 libtecla,以增强 bladeRF-cli 交互模式的编辑功能。不过 Fedora 软件源里目前还没有这个包,所以需要手动下载,解压缩,使用经典的 ./configure; make; sudo make install 三部曲安装。

构建 bladeRF

在终端下进入打算用来放置 bladeRF 源码的目录,用 git 将 bladeRF 的源码库克隆下来:

cd /path/to/bladeRF/directory
git clone https://github.com/Nuand/bladeRF.git

切换到源码目录中的 host 目录,创建一个 build 目录用来存放构建过程的中间文件。这种使用单独的构建目录的方式称为树外构建 (out of tree build),相对于直接在源码目录构建,好处在于生成的中间文件不会分散在源码目录里,方便清理,另外可以用多个构建目录构建出互不干扰的不同参数下的版本。之后切换到构建目录,然后就是标准的 cmake ..; make; sudo make install 三部曲了。注意这里 cmake 时启用了 INSTALL_UDEV_RULES 宏,使得安装时把 udev 规则文件也安装到系统中。

cd bladeRF/host/
mkdir build
cd build
cmake -DINSTALL_UDEV_RULES=ON ../
make
sudo make install

很遗憾的是这里安装的 udev 规则文件使用了 plugdev 群组,不是 Fedora 下的标准做法。可以参考之前的博文修改 udev 规则文件。

为了让新安装的 bladeRF 库文件可以被二进制文件使用,我们需要用 ldconfig 刷新系统动态库的缓存。上面的构建过程会将 bladeRF 安装到 /usr/local 下,而其中的库文件目录 /usr/local/lib{,64} 不在 ldconfig 的默认搜索路径里。所以我们可以将它们添加到 /etc/ld.so.conf 里。添加之后文件内容如下:

/usr/local/lib
/usr/local/lib64
include ld.so.conf.d/*.conf

之后,用 sudo ldconfig 刷新缓存即可。可以用 ldd /usr/local/bin/bladeRF-cli 命令检查 bladeRF 库文件是否被找到。连上 bladeRF 设备,用 bladeRF-cli -p 命令看下是否能够发现设备。更多操作见于另一个维基页

构建 GNU Radio 与 gr-osmosdr

通过上述步骤,就可以操作 bladeRF 板卡了。但是,要想便捷地为 bladeRF 开发软件无线电应用,最好再构建一下 GNU Radio 和 gr-osmosdr。GNU Radio 是一个开源的软件无线电开发平台,提供众多的信号处理模块和简单易用的图形界面开发环境。gr-osmosdr 适配 GNU Radio,为众多硬件板卡(除了 bladeRF 之外还有 HackRF 等)提供一个统一的软件接口。

GNU Radio 依赖比较多,编译安装相对麻烦,一般推荐使用 build-gnuradio 脚本。但是因为其中涉及到从网络下载诸多软件以及编译安装,效率受网速和电脑硬件性能限制,耗时较长。另外,脚本的健壮性不高,所以很容易中途退出。这个脚本很长,但实际上是把整个构建过程划分为几个步骤,放在几个函数里先后执行的。我建议阅读这个 Shell 脚本,每次运行其中的一步或几步,必要时手动完成一些配置。对于新手,这会是一个很好的通过阅读代码学习 Shell 编程的机会。

具体的构建步骤可以在维基或这里找到,这里就不再赘述。只是提几点注意事项:

  • 如果你像我一样,除了 bladeRF 之外,还会使用 Ettus 公司的 USRP 系列设备,那么记得先构建 UHD,然后构建 GNU Radio。
  • build-gnuradio 脚本在 cmake 时,有时用了树外构建,但有时又没用。建议始终用树外构建。
  • 编译 GNU Radio 时,并行 make (make -j N 其中 N 大于 1)时有时会编译失败(竞态条件?),直接 make 就可以正常编译通过,虽然速度会慢很多。什么?make 也会出错?那考虑换一个 git 提交重新编译,并向上游报 BUG 吧。

构建成功 GNU Radio 后,构建 gr-osmosdr 就显得小菜一碟了,标准的 cmake 构建三部曲,项目不大,编译过程也能很快完成。

全部构建完成后,可以使用如下命令用 bladeRF 看一下频谱,检验是否大功告成。其中 FPGA 映像可以从 Nuand 网站下载。此外,最新固件也可以从官网下载。

osmocom_fft -a bladerf=0,fpga=<your FPGA image> -s 2000000 -f 446000000

致谢

本工作由星天科技赞助。