# pluto-link — OFDM-радиолиния между двумя PlutoSDR (весь код на ARM внутри Pluto) Цифровая радиолиния точка-точка на базе двух ADALM-Pluto+ (клон, Zynq-7020). PHY: OFDM (liquid-dsp) + RS(255,223) FEC. Весь сигнальный тракт исполняется на ARM Cortex-A9 **внутри** Pluto; хост-ПК нужен только для сборки, заливки бинарей и снятия логов. Прототип в рамках ОКР «R-Link» (двухранговая самоорганизующаяся сеть); данный репозиторий покрывает уровень PHY/линка. --- ## 1. Аппаратная платформа (фактическая, проверено) | Параметр | Значение | Как проверено | |---|---|---| | Плата | Pluto+ (клон, Zynq-**7020**, AD9361) | `cat /proc/cpuinfo` — 2 ядра | | CPU | 2 × Cortex-A9 @ 667 МГц, NEON | `Features: ... neon vfpv3` | | RAM | 1 ГБ (доступно ~1000 МБ) | `free` | | Прошивка | v0.38-4-g95aad-dirty | баннер SSH | | Доступ | SSH root@192.168.2.1 (пароль `analog`), USB-Ethernet | — | ⚠️ Стоковый ADALM-Pluto (7010, 512 МБ, 1 ядро) — **другая плата**; все бюджеты CPU в этом документе рассчитаны для Pluto+. Не путать. ⚠️ В прошивке v0.38 нет sftp-server → заливать файлы только `scp -O` (legacy-протокол). ## 2. Бюджет CPU — главное ограничение проекта Замерено офлайн-бенчмарком `src/ofdm_bench.c` прямо на ARM Pluto (одно ядро, static, `-O3 -mcpu=cortex-a9 -mfpu=neon -mfloat-abi=hard -ffast-math`, liquid-dsp 1.8.0 **с FFTW/NEON** — проверено по `HAVE_LIBFFTW3F` в config.log): | Режим ofdmflexframesync | Пропускная способность | Вывод | |---|---|---| | Поиск преамбулы (шум) | **5.32 Msps** | дежурный режим, не лимитирует | | Приём кадров (duty ~57%) | **2.34 Msps** | узкое место | Следствия (зафиксированы как проектные решения): - **Рабочий sample rate = 1.92 MSPS.** Запас 1.22× на ядре синхронизатора; второе ядро — под IIO, RS-декод, ввод-вывод. - **3.84 MSPS запрещён**: система работает на редких пакетах и лавинообразно разваливается под нагрузкой (0.61× от realtime). Это худший вид отказа — «на демо работало». - Полезная скорость ≈ **1.3–1.5 Мбит/с** (~160–190 КБ/с). Файл 10 МБ ≈ 1 мин. - Параметры замера: M=64, CP=16, taper=4, QPSK, CRC32, payload 1275 Б. Полный протокол — `docs/BENCHMARK.md`. При любом изменении PHY-параметров бенчмарк перегоняется **до** изменения кода тракта. ## 3. Структура репозитория ``` pluto-link/ ├── README.md # этот файл ├── CLAUDE.md # краткие правила для Claude Code ├── makefile # цели: all, tx, rx, bench, deploy, clean ├── toolchain.env # CROSS=arm-linux-gnueabihf-, SYSROOT=$HOME/xarm ├── src/ │ ├── common.h # параметры OFDM/RS, дефолты, прототипы │ ├── common.c # pluto_init (local:), pluto_configure │ ├── transmitter.c # stdin → OFDM → AD9361 TX │ ├── receiver.c # AD9361 RX → OFDM sync → stdout │ └── ofdm_bench.c # бенчмарк CPU (не удалять!) ├── scripts/ │ ├── build_deps.sh # кросс-сборка FFTW + liquid-dsp → $HOME/xarm │ ├── deploy.sh # scp -O бинарей в /tmp обеих плат │ └── test_file_link.sh # e2e: файл → эфир → md5-сверка └── docs/ ├── BENCHMARK.md # методика и результаты замеров CPU └── NOTES.md # FDD, регуляторика, известные грабли ``` ## 4. Среда разработки и сборка ### 4.1 Хост Любой Linux; проверено на Raspberry Pi OS 64-bit (aarch64). Кросс-тулчейн: ```bash sudo apt install -y build-essential autoconf automake libtool git wget \ gcc-arm-linux-gnueabihf ``` ### 4.2 Зависимости (один раз, ~15 мин) `scripts/build_deps.sh` собирает в `$HOME/xarm` статические armhf-библиотеки: 1. **FFTW 3.3.10**: `--enable-single --enable-neon --enable-static` 2. **liquid-dsp 1.8.0**: с `CPPFLAGS=-I$HOME/xarm/include LDFLAGS=-L$HOME/xarm/lib` и обходом autoconf-кросс-проблемы: `ac_cv_func_malloc_0_nonnull=yes ac_cv_func_realloc_0_nonnull=yes` После сборки liquid **обязательно** проверить, что FFTW подхвачен: `grep HAVE_LIBFFTW3F config.log` → должно быть `1`. Без FFTW liquid молча падает на встроенный FFT и цифры бюджета CPU невалидны. ### 4.3 Ключевые решения по сборке - **Только статическая линковка** (`-static`). Причина: не зависим от libc прошивки Pluto, не таскаем .so, деплой = один файл. Цена +2 МБ — ничто при 1 ГБ RAM. - **Флаги обязательны**: `-O3 -mcpu=cortex-a9 -mfpu=neon -mfloat-abi=hard -ffast-math`. Без NEON бюджет CPU из раздела 2 не выполняется. - Одной командой: ```bash arm-linux-gnueabihf-gcc -O3 -mcpu=cortex-a9 -mfpu=neon -mfloat-abi=hard \ -ffast-math -static src/receiver.c src/common.c -o receiver \ -I$HOME/xarm/include -L$HOME/xarm/lib -lliquid -lfftw3f -lm ``` ### 4.4 Деплой ```bash scp -O transmitter receiver root@192.168.2.1:/tmp/ # Pluto A scp -O transmitter receiver root@:/tmp/ # Pluto B ``` rootfs Pluto живёт в RAM: `/tmp` очищается при ребуте — это нормально, `deploy.sh` заливает заново. ## 5. Правила кода (конституция) 1. Язык — **C**. Python/GNU Radio в тракте данных запрещены. 2. Железо — только **libiio, контекст `local:`** (код исполняется на Pluto). Сетевые контексты `ip:` — только для отладочных утилит с хоста. 3. Бюджет: считай, что у тебя **одно ядро 667 МГц** на DSP; второе занято IIO/FEC/IO. Любая новая нагрузка в тракте — сначала через ofdm_bench. 4. Тяжёлые зависимости (FFmpeg, cJSON и т.п.) — запрещены. JSON руками, видео — raw UDP. 5. Порядок отладки: **кабель+аттенюатор → антенны на столе → дистанция**. Никогда не отлаживать новый код сразу «в воздухе». 6. Изменил PHY-параметры (M, CP, модуляция, rate) — перегони бенчмарк и обнови `docs/BENCHMARK.md` в том же коммите. ## 6. Параметры радиотракта | Параметр | Значение | Примечание | |---|---|---| | Sample rate | **1 920 000** | см. раздел 2; 3.84 MSPS запрещён | | Полоса | 1 500 000 | ~0.78 × rate | | Частота (симплекс-тест) | 915 МГц | обе платы на одной частоте | | FDD (этап 2) | A: TX 915/RX 868; B: TX 868/RX 915 | разнос 47 МГц | | TX gain (кабель) | −40 дБ | + аттенюатор 30–40 дБ обязателен | | TX gain (антенны) | −20…0 дБ | начинать с минимума | | RX gain | 50 дБ, manual | фиксированный | | OFDM | M=64, CP=16, taper=4, QPSK | liquid defaults + CRC32 | | FEC | RS(255,223), payload ≤ 1024 Б | 5 блоков на кадр | ⚠️ **FDD без дуплексеров**: собственный TX 915 МГц глушит свой RX 868 МГц широкополосным шумом. Симптом: loopback работает, дуплекс в эфире — нет. Меры: max tx_attenuation, разнос/кросс-поляризация антенн, SAW-фильтр 868 МГц на RX. Подробнее — `docs/NOTES.md`. ⚠️ **Регуляторика**: 868 МГц — SRD-диапазон (ограничения полосы/мощности/ duty cycle), 915 МГц в регионе ETSI занят GSM-900 uplink. Работа — кабель или минимальная мощность на столе, без внешних усилителей. ## 7. Формат кадра ``` OFDM-кадр liquid: [преамбула][заголовок 12 Б][payload ≤ 1275 Б][CRC32] Заголовок (12 байт): 0-1 0xF0 0xAA сигнатура 2-5 seq (uint32 BE) порядковый номер кадра 6-7 len (uint16 BE) длина исходных данных до FEC 8-9 nblocks число RS-блоков 10 last_block_bytes хвост последнего блока (0 = полный) 11 резерв ``` ⚠️ **Критично**: у liquid заголовок пользователя по умолчанию **8 байт**. Байты 8–11 передаются только после явного вызова на обеих сторонах: ```c ofdmflexframegen_set_header_len(fg, 12); // TX ofdmflexframesync_set_header_len(fs, 12); // RX ``` Без этого RX читает `hdr[10]` за пределами буфера (маскируется обрезкой по `original_len`, но это мина). ## 8. Запуск ### 8.1 Передача файла Pluto→Pluto ```bash scp -O test.bin root@192.168.2.1:/tmp/ # Pluto B — приёмник ssh root@ '/tmp/receiver -f 915000000 -r 1920000 -b 1500000 -c rs8 \ > /tmp/out.bin' # Pluto A — передатчик (кабель: -g -40 + аттенюатор!) ssh root@192.168.2.1 'cat /tmp/test.bin | /tmp/transmitter -f 915000000 \ -r 1920000 -b 1500000 -g -40 -p 0 -c rs8' # сверка md5sum test.bin && ssh root@ 'md5sum /tmp/out.bin' ``` ### 8.2 Бенчмарк CPU (перед любым изменением PHY) ```bash scp -O ofdm_bench root@192.168.2.1:/tmp/ ssh root@192.168.2.1 '/tmp/ofdm_bench 1.92' # критерий: "сигнал+кадры" ≥ 1.2× цели на одном ядре ``` ## 9. Известные проблемы и техдолг | # | Проблема | Статус | |---|---|---| | 1 | Заголовок 12 Б vs 8 Б по умолчанию у liquid (раздел 7) | **чинить до передачи файлов** | | 2 | `recovered[4096]` в receiver при лимите nblocks≤100 (22 КБ) → переполнение стека на битом заголовке. Лимит должен быть `4096/RS_DATA = 18` | чинить | | 3 | `fec_decode()` liquid не сообщает о неисправимых RS-блоках → счётчик `rs_saved` фиктивен. Достоверный критерий — только CRC/md5 поверх данных | знать; добавить CRC после декода | | 4 | Внешний NCO-CFO в receiver: `set_phase(0)` на границах буферов рвёт фазу; ofdmflexframesync и так компенсирует CFO сам | убрать или обосновать замером | | 5 | TX пушит весь буфер 16384 сэмпла при кадре ~10300 → ~35% эфира впустую + паузы `-p` | оптимизация: push ровно idx сэмплов | | 6 | Нет ARQ: потерянный кадр = молчаливая дыра в файле. seq в заголовке есть, но RX его игнорирует | минимум: детектор пропусков seq с логом | | 7 | Файл `reciever.c` → переименовать в `receiver.c` (make его ждёт) | тривиально | ## 10. Дорожная карта 1. ✅ Бенчмарк CPU на ARM Pluto → выбран rate 1.92 MSPS 2. Перенос TX/RX на Pluto (`local:`), фиксы #1, #2, #7 3. Файл через кабель + аттенюатор, md5 на 1 и 10 МБ 4. Антенны на столе: замер скорости, PER, счётчик потерянных seq (#6) 5. FDD 868/915 двусторонняя + меры из docs/NOTES.md 6. UDP-туннель поверх линка; затем web-настройка (libmicrohttpd) 7. Видео (raw UDP, пакеты ≤1472 Б) — при устойчивом PER ## 11. Диагностика (шпаргалка) | Симптом | Первое, что проверить | |---|---| | scp: `sftp-server not found` | использовать `scp -O` | | RX молчит | частоты TX/RX, `-g` TX, антенны/кабель, RX gain | | CRC бьётся, кадры находятся | SNR: снизить полосу, амплитуду TX (`-a 0.15`) | | md5 не сходится, CRC ок | потерянные кадры → смотреть разрывы seq (#6) | | Работает на малом трафике, падает под нагрузкой | CPU-лимит: rate > 1.92 MSPS? второй процесс на ядре 0? | | Loopback ок, дуплекс в эфире нет | самоглушение FDD (раздел 6) | --- *Замеры и решения актуальны на 2026-07-10, прошивка v0.38, liquid-dsp 1.8.0.*