写在前面
自从在OSX上装好GNU Radio之后，我一直在想能不能搞点有意思的刺激的东西。但是，饭总要一口一口吃，大的计划也要脚踏实地地从一些基础工作开始做起。在开始自己写代码前，最好用现成的东西先来一遍，看看标准的代码长什么样。俗话说，老司机给带带路呗。所以，这次我们就利用GNU Radio已经提供的blocks，搭建一个FM收音机出来。
准备工作
硬件方面，我依然钟情于40块钱的RTL，像X310这种板子，用来当背景什么的最合适了 XD。 其实最主要的原因是，万一玩儿脱了，也就40块钱，要是把X310烧了……呸呸呸
软件方面，在前一次配置GQRX的过程中，我们已经在利用macport 在OSX中搞定了GNU Radio的安装，但是为了稳妥起见，还是用macport把各种乱七八糟的东西更新一下。如果和我一样，有些组件已经给玩坏了，还可以强制重新安装一遍。
1.sudo port selfupdate2.sudo port update installed如果更新过程中，收到这样的提示：
1.Warning: A file belonging to the 'xxxx_port_name' port is missing or unreadable. Consider reinstalling it.这说明这个已经安装的包（xxxx_port_name）有文件挂了。这时候直接install 和 update，不能解决这个问题，最好强制re-build一下：
1.sudo port -n update --force xxxx_port_name至此，准备工作已经完成了。
Let’s do it!
FM收音机工作原理
注意哦，这里是FM收音机工作原理，不是FM工作原理。FM的原理自己回去翻通原去吧。大体上，一个简单的FM收音机是这个样子的：
这几个部分的工作流程是这样的：
- RF电路把中心频点调到某个频率
，天线接收信号 - 对接收到的模拟信号进行ADC，采用频率为
- 将ADC后的数字信号经过一个数字低通滤波器，剃掉一些没有用的高频噪声。
- 滤波器输出信号按照FM进行解调
- 将解调后的数字信号转换成适当的电平通过扬声器播放
，天线接收信号
大致了解了FM收音机工作原理和工作流程后，我们就可以开工了。
啊？这就开工了？
接上电源，打开电脑，找到苍老师……XD，瞬间小岳岳附体了。
接下来请出我们的主角。
GNU Radio Companion
GNU Radio 提供了一套可视化的搭建平台，这既是GNU Radio Companion（以下简称GRC）。如果你以前接触过Matlab的Simulink，你会发现GRC已经把搭建系统这件事情，简化到了“傻瓜级”的水平。 从GRC的角度看，基本操作就4个：
- 选择需要的功能模块
- 根据设计配置模块参数
- 把模块连起来
- 不满意？用自己写的模块啊(out-of-tree modules)
怎么样，简单吧？在这里，我就不给GRC做广告了，只额外再多说两句：SDR是engineering + coding 的结合。一方面，攻城狮们在通信原理、DSP、还有电路硬件方面的知识构成了任何一个SDR系统的backbone；另一方面，程序猿们的优化和扩展则是SDR的精髓，是真正让SDR与众不同的灵魂。
不扯这些，现在我们还是小学生，先学走路。
模块及参数配置
用MacPort 安装了GNURadio之后，就默认安装了GRC。不需要额外的配置，直接就可以用：
1.gnuradio-companionGRC的默认界面是这个样子的（我这边MacPort提供的GRC版本使用的GUI是基于QT的）：
模块的基本操作简答提一下：
- 添加模块：从右边的列表里选中需要的模块，拖到左边的空白处；
- 配置参数：在模块上双击或者右键点Properties。一般都会有Documentation Tab，没事儿多看看。
- 链接：单击模块a的输出(out)，再单击另模块b的输入(in)，就会自动完成把模块a的输出数据作为输入送入模块b的操作。而对于变量，可以通过”Variable”模块或者GUI输入的各种输入模块进行变量ID声明和变量赋值，在其他模块中利用变量ID名进行引用。
- 取值：可以直接输入值、引用变量ID，也可以是python运算表达式。
- 简单调试：如果框图中有错误，Error按钮就会变亮，点击后可以看到模块级的出错信息。
- 其他操作：看右键菜单。
RTL-SDR Source
RTL-SDR Source是RTL-SDR USB dongle的驱动接口，通过它我们可以完成对信号接收和ADC（前面提到到步骤1 和 2），还可以配置增益控制。
参数配置很直白，就不一一介绍了，拣几个重要的说：
Sample Rate：我用的RTL2382U理论上最高支持3.5Msps的采样率，但是无损的采样率最高为2.56Msps。采样率过低会导致最后音频解调失真，但是过高又会造成处理速度下降。因为FM Radio有效的带宽也就撑死了100kHz，所以这个数值我设在1-2Msps之间，例子中是1.28e6sps。
Ch0: Frequency：中心频点的位置。如果我们打算收听帝都交通台FM1039就调到103.9e6
Ch0: Freq.Corr：设备的频偏修正。在前一篇文章在测量GSM基站频点的时候，测过我这套RTL2382U+R820T的频偏修正大约为-28ppm。每套设备修正值都不同，但是对于FM收音来说，偏个几十KHz都没问题，所以0也可以。
在这个部分，我用变量samp_rate来设置采样率；用一个QT GUI中滑块来动态调整中心频率，实现调台（Turn！Turn！Turn！）
LPF
低通滤波器。基带信号有用的就那1-200kHz带宽有意义，因此在采样后利用LPF把高频信号全都滤掉。核心参数有两个：Cutoff Freq和Transition Width。两个参数的含义看了下面这俩图你就明白了。
因为我们并不知道广播电台FM信号的带宽具体是多少，所以用一个滑块来调节Cutoff Freq，从1kHz到200kHz步长1kHz。数字低通可以令LPF的边缘非常陡峭，代价就是引入一些毛刺，因此对Transition Width也做了一个滑块，用来控制LPF的形态。
你大概发现了，还有个Decimation咋没提呢？这里先留下，后面单独介绍。
WBFM
WBFM是WideBand FM模块，对应的还有一个NarrowBand FM（NBFM）。WBFM模块有两个参数需要配置：
- Quadrature Rate：采用正交解调方法，我理解Quadrature Rate就是I/Q支路上的符号速率，这里我们设置为320e3(320k)
- Audio Decimation：和前面Decimation一样，最后再说。
Rational Resampler
顾名思义，这个模块的功能就是数据流的速率。在这里顺带手吧前面一直说的Decimation来解释一下。
数据流的速率
所有的Block都有一个输入，很多（但不是所有）Block也都有一个输出。输入数据流的速率可以理解为函数传递参数的个数，例如，有的是320k（320e3）个，有的是2M（2e6）个。如果模块A的输入数据流的速度是
，输出的数据流的速率是
，模块A要把这个数据流作为输入送入模块B，那么至少要保证的个数与模块B中定义的输入数据流的速率
是一样的。换句话说，我们要使模块A的输入数据流的速率
，在经过模块A处理变成速率为的输出数据流时，满足
。
为了达到这个目的，最直接的方法就是在模块A上定义一组系数
和
，在模块A上对输入数据序列进行抽取，使速率下降为原来的
，之后再用内插数据点的方式，使输出的数据速率增加到倍。这么说可能有点别扭，用公式表示就简单了：
就比如我们这个框图吧：
- WBFM输出的数据流的速率是320K，这个数据流作为Rational Resampler的输入，即
- 如果我们希望经过Resampler之后的输出数据速率变为32K，那么就可以设置Decimation为10()，设置Interpolation为1()，这样输出的速率就变成：
)，设置Interpolation为1(
)，这样输出的速率就变成：
前面几个模块中的Decimation也是这个意思，依此类推。
数据类型
这是一个没有显性说明的因素，在我们这个例子中：RTL-SDR Source只提供Complex（32bit）的输出；LPF、Rational Resampler支持Complex和Float，但是输入输出数据类型要相同；WBFM Recieve没有任何选项，但是实际上他要求输入必须是Complex，输出是Float。
从写程序传递参数的角度看，不同的数据类型占用的存储空间是不同的：一个Complex包含实部和虚部，因此至少是两个Float。因此在不同的模块之间传递的数据流，不仅仅要个数匹配（数据流的速率），数据的长度也要匹配（数据的个数 *每个数据的长度）。这点在配置的时候要注意。
现在你可以思考的问题是：为什么WBFM模块在做FM解调的时候，输入输出为什么一定是从Complex类型到Float类型呢？Hints：WBFM把复信号解调成实信号输出。
Audio Sink
这个模块的作用是把数字信号转成模拟信号通过声卡播放出来。类似前面RTL-SDR Source中的采样率，这里需要一个采样率来进行DAC。
效果
除了上面提到的几个模块，我在LPF后面接了一个示波器；在Audio Sink前接了一个乘法运算模块和滑块作为音量调节。你也可以不加这两个模块。最后，把所有模块连接起来，整体的流程图是这个样子：
运行
通过调节Freq滑块进行频率调整，找到你想要收听的广播电台。调节LPF的两个滑块调节LPF的Cutoff和Transition宽度，调整送入WBFM的FM信号带宽，从而改变最后的解调出来的声音效果。
d(˙v˙)b
Enjoy!
