Fix DC offset removal, simplify...
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4b9f377bb0
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203
src/main.c
203
src/main.c
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@ -21,43 +21,43 @@
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#include <limits.h>
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#include <limits.h>
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#include <stdlib.h>
|
#include <stdlib.h>
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#define VREG_VOLTAGE VREG_VOLTAGE_1_20
|
#define VREG_VOLTAGE VREG_VOLTAGE_1_30
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#define CLK_SYS_HZ (320 * MHZ)
|
#define CLK_SYS_HZ (300 * MHZ)
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#define RX_PIN 10
|
#define RX_PIN 10
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#define FB_PIN 6
|
#define FB_PIN 6
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#define PSU_PIN 23
|
#define PSU_PIN 23
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#define PIO pio0
|
#define PIO pio0
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#define SM_RX 0
|
#define SM_RX 0
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#define SM_BIAS 1
|
#define SM_BIAS 1
|
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#define SM_COS 2
|
#define SM_COS 2
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#define SM_SIN 3
|
#define SM_SIN 3
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||||||
#define IQ_SAMPLES 32
|
#define IQ_SAMPLES 32
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#define IQ_BLOCK_LEN (2 * IQ_SAMPLES)
|
#define IQ_BLOCK_LEN (2 * IQ_SAMPLES)
|
||||||
#define IQ_QUEUE_LEN 16
|
#define IQ_QUEUE_LEN 16
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||||||
#define XOR_ADDR 0x1000
|
#define XOR_ADDR 0x1000
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||||||
#define LO_BITS_DEPTH 15
|
#define LO_BITS_DEPTH 15
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#define LO_WORDS (1 << (LO_BITS_DEPTH - 2))
|
#define LO_WORDS (1 << (LO_BITS_DEPTH - 2))
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||||||
#define LO_COS_ACCUMULATOR (&PIO->sm[SM_COS].pinctrl)
|
#define LO_COS_ACCUMULATOR (&PIO->sm[SM_COS].pinctrl)
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||||||
#define LO_SIN_ACCUMULATOR (&PIO->sm[SM_SIN].pinctrl)
|
#define LO_SIN_ACCUMULATOR (&PIO->sm[SM_SIN].pinctrl)
|
||||||
#define SIN_PHASE (0u)
|
#define SIN_PHASE (0u)
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||||||
#define COS_PHASE (3u << 30)
|
#define COS_PHASE (3u << 30)
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||||||
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||||||
static uint32_t lo_cos[LO_WORDS] __attribute__((__aligned__(1 << LO_BITS_DEPTH)));
|
static uint32_t lo_cos[LO_WORDS] __attribute__((__aligned__(1 << LO_BITS_DEPTH)));
|
||||||
static uint32_t lo_sin[LO_WORDS] __attribute__((__aligned__(1 << LO_BITS_DEPTH)));
|
static uint32_t lo_sin[LO_WORDS] __attribute__((__aligned__(1 << LO_BITS_DEPTH)));
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||||||
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||||||
#define INIT_SAMPLE_RATE 100000
|
#define INIT_SAMPLE_RATE 100000
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||||||
#define INIT_FREQ 94600000
|
#define INIT_FREQ 94600000
|
||||||
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||||||
static int frequency = INIT_FREQ;
|
static int frequency = INIT_FREQ;
|
||||||
static int sample_rate = INIT_SAMPLE_RATE;
|
static int sample_rate = INIT_SAMPLE_RATE;
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||||||
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||||||
#define BASE_GAIN (1 << 15)
|
#define ATTN_BITS 16
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#define ATTN_BITS 12
|
#define BASE_GAIN (1 << 23)
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#define DECIMATE 4
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#define DC_OFFSET (int)(127.4 * (1 << ATTN_BITS))
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||||||
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||||||
static int gain = BASE_GAIN / (CLK_SYS_HZ / INIT_SAMPLE_RATE);
|
static int gain = BASE_GAIN / (CLK_SYS_HZ / INIT_SAMPLE_RATE);
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||||||
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||||||
|
@ -108,7 +108,7 @@ static void init_rx()
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||||||
pio_gpio_init(PIO, RX_PIN);
|
pio_gpio_init(PIO, RX_PIN);
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||||||
|
|
||||||
const uint16_t insn[] = {
|
const uint16_t insn[] = {
|
||||||
pio_encode_in(pio_pins, 1) | pio_encode_delay(0),
|
pio_encode_in(pio_pins, 1),
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
pio_program_t prog = {
|
pio_program_t prog = {
|
||||||
|
@ -143,16 +143,8 @@ static void init_bias()
|
||||||
gpio_set_slew_rate(FB_PIN, GPIO_SLEW_RATE_SLOW);
|
gpio_set_slew_rate(FB_PIN, GPIO_SLEW_RATE_SLOW);
|
||||||
|
|
||||||
const uint16_t insn[] = {
|
const uint16_t insn[] = {
|
||||||
pio_encode_mov(pio_isr, pio_null),
|
pio_encode_mov_not(pio_pins, pio_pins) | pio_encode_sideset(1, 1) |
|
||||||
pio_encode_in(pio_y, 4),
|
pio_encode_delay(0),
|
||||||
pio_encode_in(pio_pins, 1) | pio_encode_delay(15),
|
|
||||||
pio_encode_in(pio_pins, 1) | pio_encode_delay(15),
|
|
||||||
|
|
||||||
pio_encode_mov(pio_y, pio_isr),
|
|
||||||
pio_encode_mov(pio_x, pio_isr),
|
|
||||||
|
|
||||||
pio_encode_jmp_x_dec(6),
|
|
||||||
pio_encode_mov_not(pio_pins, pio_pins) | pio_encode_sideset(1, 1),
|
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
pio_program_t prog = {
|
pio_program_t prog = {
|
||||||
|
@ -286,7 +278,7 @@ static void rf_rx_start()
|
||||||
channel_config_set_write_increment(&dma_conf, false);
|
channel_config_set_write_increment(&dma_conf, false);
|
||||||
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_cos);
|
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_cos);
|
||||||
dma_channel_configure(dma_ch_cp, &dma_conf, LO_SIN_ACCUMULATOR, LO_COS_ACCUMULATOR, 1,
|
dma_channel_configure(dma_ch_cp, &dma_conf, LO_SIN_ACCUMULATOR, LO_COS_ACCUMULATOR, 1,
|
||||||
false);
|
false);
|
||||||
|
|
||||||
/* Read lo_cos into accumulator I with XOR. */
|
/* Read lo_cos into accumulator I with XOR. */
|
||||||
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_cos);
|
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_cos);
|
||||||
|
@ -296,7 +288,7 @@ static void rf_rx_start()
|
||||||
channel_config_set_ring(&dma_conf, false, LO_BITS_DEPTH);
|
channel_config_set_ring(&dma_conf, false, LO_BITS_DEPTH);
|
||||||
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_sin);
|
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_sin);
|
||||||
dma_channel_configure(dma_ch_cos, &dma_conf, LO_COS_ACCUMULATOR + XOR_ADDR / 4, lo_cos, 1,
|
dma_channel_configure(dma_ch_cos, &dma_conf, LO_COS_ACCUMULATOR + XOR_ADDR / 4, lo_cos, 1,
|
||||||
false);
|
false);
|
||||||
|
|
||||||
/* Read lo_sin into accumulator Q with XOR. */
|
/* Read lo_sin into accumulator Q with XOR. */
|
||||||
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_sin);
|
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_sin);
|
||||||
|
@ -306,7 +298,7 @@ static void rf_rx_start()
|
||||||
channel_config_set_ring(&dma_conf, false, LO_BITS_DEPTH);
|
channel_config_set_ring(&dma_conf, false, LO_BITS_DEPTH);
|
||||||
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_pio_cos);
|
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_pio_cos);
|
||||||
dma_channel_configure(dma_ch_sin, &dma_conf, LO_SIN_ACCUMULATOR + XOR_ADDR / 4, lo_sin, 1,
|
dma_channel_configure(dma_ch_sin, &dma_conf, LO_SIN_ACCUMULATOR + XOR_ADDR / 4, lo_sin, 1,
|
||||||
false);
|
false);
|
||||||
|
|
||||||
/* Copy mixed I accumulator to PIO adder I. */
|
/* Copy mixed I accumulator to PIO adder I. */
|
||||||
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_pio_cos);
|
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_pio_cos);
|
||||||
|
@ -316,7 +308,7 @@ static void rf_rx_start()
|
||||||
channel_config_set_dreq(&dma_conf, pio_get_dreq(PIO, SM_COS, true));
|
channel_config_set_dreq(&dma_conf, pio_get_dreq(PIO, SM_COS, true));
|
||||||
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_pio_sin);
|
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_pio_sin);
|
||||||
dma_channel_configure(dma_ch_pio_cos, &dma_conf, &PIO->txf[SM_COS], LO_COS_ACCUMULATOR, 1,
|
dma_channel_configure(dma_ch_pio_cos, &dma_conf, &PIO->txf[SM_COS], LO_COS_ACCUMULATOR, 1,
|
||||||
false);
|
false);
|
||||||
|
|
||||||
/* Copy mixed Q accumulator to PIO adder Q. */
|
/* Copy mixed Q accumulator to PIO adder Q. */
|
||||||
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_pio_sin);
|
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_pio_sin);
|
||||||
|
@ -326,7 +318,7 @@ static void rf_rx_start()
|
||||||
channel_config_set_dreq(&dma_conf, pio_get_dreq(PIO, SM_SIN, true));
|
channel_config_set_dreq(&dma_conf, pio_get_dreq(PIO, SM_SIN, true));
|
||||||
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_rx);
|
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_rx);
|
||||||
dma_channel_configure(dma_ch_pio_sin, &dma_conf, &PIO->txf[SM_SIN], LO_SIN_ACCUMULATOR, 1,
|
dma_channel_configure(dma_ch_pio_sin, &dma_conf, &PIO->txf[SM_SIN], LO_SIN_ACCUMULATOR, 1,
|
||||||
false);
|
false);
|
||||||
|
|
||||||
/* Trigger I accumulator values push. */
|
/* Trigger I accumulator values push. */
|
||||||
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_samp_cos);
|
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_samp_cos);
|
||||||
|
@ -337,7 +329,7 @@ static void rf_rx_start()
|
||||||
channel_config_set_high_priority(&dma_conf, true);
|
channel_config_set_high_priority(&dma_conf, true);
|
||||||
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_samp_sin);
|
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_samp_sin);
|
||||||
dma_channel_configure(dma_ch_samp_cos, &dma_conf, &PIO->sm[SM_COS].instr, &samp_insn, 1,
|
dma_channel_configure(dma_ch_samp_cos, &dma_conf, &PIO->sm[SM_COS].instr, &samp_insn, 1,
|
||||||
false);
|
false);
|
||||||
|
|
||||||
/* Trigger Q accumulator values push. */
|
/* Trigger Q accumulator values push. */
|
||||||
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_samp_sin);
|
dma_conf = dma_channel_get_default_config(dma_ch_samp_sin);
|
||||||
|
@ -347,7 +339,7 @@ static void rf_rx_start()
|
||||||
channel_config_set_high_priority(&dma_conf, true);
|
channel_config_set_high_priority(&dma_conf, true);
|
||||||
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_samp_cos);
|
channel_config_set_chain_to(&dma_conf, dma_ch_samp_cos);
|
||||||
dma_channel_configure(dma_ch_samp_sin, &dma_conf, &PIO->sm[SM_SIN].instr, &samp_insn, 1,
|
dma_channel_configure(dma_ch_samp_sin, &dma_conf, &PIO->sm[SM_SIN].instr, &samp_insn, 1,
|
||||||
false);
|
false);
|
||||||
|
|
||||||
init_bias();
|
init_bias();
|
||||||
init_adder();
|
init_adder();
|
||||||
|
@ -426,92 +418,50 @@ inline static void led_set(bool on)
|
||||||
gpio_put(PICO_DEFAULT_LED_PIN, on);
|
gpio_put(PICO_DEFAULT_LED_PIN, on);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
inline static uint32_t pio_sm_get_blocking_unsafe(pio_hw_t *pio, int sm)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
while (pio->fstat & (1u << (PIO_FSTAT_RXEMPTY_LSB + sm)))
|
|
||||||
asm volatile("nop");
|
|
||||||
|
|
||||||
return pio->rxf[sm];
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
static int Ia1, Ia2, Ia3;
|
|
||||||
static int Ib1, Ib2, Ib3;
|
|
||||||
|
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||||||
static int Qa1, Qa2, Qa3;
|
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||||||
static int Qb1, Qb2, Qb3;
|
|
||||||
|
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||||||
inline static void accI()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
static uint16_t py, px;
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t yx = pio_sm_get_blocking_unsafe(PIO, SM_COS);
|
|
||||||
uint16_t y = yx >> 16;
|
|
||||||
uint16_t x = yx;
|
|
||||||
|
|
||||||
uint16_t ny = py - y;
|
|
||||||
uint16_t nx = px - x;
|
|
||||||
|
|
||||||
py = y;
|
|
||||||
px = x;
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t s = (ny << 1) + nx;
|
|
||||||
|
|
||||||
Ia1 += s;
|
|
||||||
Ia2 += Ia1;
|
|
||||||
Ia3 += Ia2;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
inline static void accQ()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
static uint16_t py, px;
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t yx = pio_sm_get_blocking_unsafe(PIO, SM_SIN);
|
|
||||||
uint16_t y = yx >> 16;
|
|
||||||
uint16_t x = yx;
|
|
||||||
|
|
||||||
uint16_t ny = py - y;
|
|
||||||
uint16_t nx = px - x;
|
|
||||||
|
|
||||||
py = y;
|
|
||||||
px = x;
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t s = (ny << 1) + nx;
|
|
||||||
|
|
||||||
Qa1 += s;
|
|
||||||
Qa2 += Qa1;
|
|
||||||
Qa3 += Qa2;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
inline static int getI()
|
inline static int getI()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
uint32_t c1, c2, c3;
|
static uint16_t py, px;
|
||||||
|
|
||||||
c3 = Ia3 - Ib3;
|
uint32_t yx = pio_sm_get_blocking(PIO, SM_COS);
|
||||||
Ib3 = Ia3;
|
uint16_t y = yx >> 16;
|
||||||
|
uint16_t x = yx;
|
||||||
|
|
||||||
c2 = c3 - Ib2;
|
uint16_t ny = py - y;
|
||||||
Ib2 = c3;
|
uint16_t nx = px - x;
|
||||||
|
|
||||||
c1 = c2 - Ib1;
|
py = y;
|
||||||
Ib1 = c2;
|
px = x;
|
||||||
|
|
||||||
return (int)c1;
|
int s = ((ny << 1) + nx) * gain;
|
||||||
|
|
||||||
|
static int dc;
|
||||||
|
dc += (s - dc) >> ATTN_BITS;
|
||||||
|
s -= dc;
|
||||||
|
|
||||||
|
return (s + DC_OFFSET) >> ATTN_BITS;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
inline static int getQ()
|
inline static int getQ()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
uint32_t c1, c2, c3;
|
static uint16_t py, px;
|
||||||
|
|
||||||
c3 = Qa3 - Qb3;
|
uint32_t yx = pio_sm_get_blocking(PIO, SM_SIN);
|
||||||
Qb3 = Qa3;
|
uint16_t y = yx >> 16;
|
||||||
|
uint16_t x = yx;
|
||||||
|
|
||||||
c2 = c3 - Qb2;
|
uint16_t ny = py - y;
|
||||||
Qb2 = c3;
|
uint16_t nx = px - x;
|
||||||
|
|
||||||
c1 = c2 - Qb1;
|
py = y;
|
||||||
Qb1 = c2;
|
px = x;
|
||||||
|
|
||||||
return (int)c1;
|
int s = ((ny << 1) + nx) * gain;
|
||||||
|
|
||||||
|
static int dc;
|
||||||
|
dc += (s - dc) >> ATTN_BITS;
|
||||||
|
s -= dc;
|
||||||
|
|
||||||
|
return (s + DC_OFFSET) >> ATTN_BITS;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static void rf_rx(void)
|
static void rf_rx(void)
|
||||||
|
@ -527,19 +477,21 @@ static void rf_rx(void)
|
||||||
uint8_t *blockptr = block;
|
uint8_t *blockptr = block;
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < IQ_SAMPLES; i++) {
|
for (int i = 0; i < IQ_SAMPLES; i++) {
|
||||||
for (int d = 0; d < DECIMATE; d++) {
|
int I = getI();
|
||||||
accI();
|
int Q = getQ();
|
||||||
accQ();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
int I = getI() * gain;
|
if (I < 0)
|
||||||
int Q = getQ() * gain;
|
I = 0;
|
||||||
|
else if (I > 255)
|
||||||
|
I = 255;
|
||||||
|
|
||||||
I >>= ATTN_BITS;
|
if (Q < 0)
|
||||||
*blockptr++ = I + 128;
|
Q = 0;
|
||||||
|
else if (Q > 255)
|
||||||
|
Q = 255;
|
||||||
|
|
||||||
Q >>= ATTN_BITS;
|
*blockptr++ = I;
|
||||||
*blockptr++ = Q + 128;
|
*blockptr++ = Q;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
if (queue_try_add(&iq_queue, &block)) {
|
if (queue_try_add(&iq_queue, &block)) {
|
||||||
|
@ -561,7 +513,7 @@ static void run_command(uint8_t cmd, uint32_t arg)
|
||||||
/* Set the rate at which IQ sample pairs are sent */
|
/* Set the rate at which IQ sample pairs are sent */
|
||||||
sample_rate = arg;
|
sample_rate = arg;
|
||||||
gain = BASE_GAIN / (CLK_SYS_HZ / sample_rate);
|
gain = BASE_GAIN / (CLK_SYS_HZ / sample_rate);
|
||||||
dma_timer_set_fraction(dma_t_samp, 1, CLK_SYS_HZ / (sample_rate * DECIMATE));
|
dma_timer_set_fraction(dma_t_samp, 1, CLK_SYS_HZ / sample_rate);
|
||||||
rx_lo_init(frequency);
|
rx_lo_init(frequency);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -613,10 +565,7 @@ static void do_rx()
|
||||||
fwrite(block, IQ_BLOCK_LEN, 1, stdout);
|
fwrite(block, IQ_BLOCK_LEN, 1, stdout);
|
||||||
fflush(stdout);
|
fflush(stdout);
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
int wait = xorshift() >> (32 - 15);
|
sleep_us(1);
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < wait; i++)
|
|
||||||
asm volatile("nop");
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@ -634,7 +583,7 @@ int main()
|
||||||
vreg_set_voltage(VREG_VOLTAGE);
|
vreg_set_voltage(VREG_VOLTAGE);
|
||||||
set_sys_clock_khz(CLK_SYS_HZ / KHZ, true);
|
set_sys_clock_khz(CLK_SYS_HZ / KHZ, true);
|
||||||
clock_configure(clk_peri, 0, CLOCKS_CLK_PERI_CTRL_AUXSRC_VALUE_CLKSRC_PLL_SYS, CLK_SYS_HZ,
|
clock_configure(clk_peri, 0, CLOCKS_CLK_PERI_CTRL_AUXSRC_VALUE_CLKSRC_PLL_SYS, CLK_SYS_HZ,
|
||||||
CLK_SYS_HZ);
|
CLK_SYS_HZ);
|
||||||
|
|
||||||
/* Enable PSU PWM mode. */
|
/* Enable PSU PWM mode. */
|
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gpio_init(PSU_PIN);
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gpio_init(PSU_PIN);
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@ -657,13 +606,13 @@ int main()
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/* We need to have the sampling timer ready. */
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/* We need to have the sampling timer ready. */
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dma_t_samp = dma_claim_unused_timer(true);
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dma_t_samp = dma_claim_unused_timer(true);
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dma_timer_set_fraction(dma_t_samp, 1, CLK_SYS_HZ / (sample_rate * DECIMATE));
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dma_timer_set_fraction(dma_t_samp, 1, CLK_SYS_HZ / sample_rate);
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while (true) {
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while (true) {
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if (check_command() > 0) {
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if (check_command() > 0) {
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static const uint32_t header[3] = { __builtin_bswap32(0x52544c30),
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static const uint32_t header[3] = { __builtin_bswap32(0x52544c30),
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__builtin_bswap32(5),
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__builtin_bswap32(5),
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__builtin_bswap32(29) };
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__builtin_bswap32(29) };
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fwrite(header, sizeof header, 1, stdout);
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fwrite(header, sizeof header, 1, stdout);
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fflush(stdout);
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fflush(stdout);
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