GNU Radio代码框架简介

1、GNU Radio框架

图1 gnuradio框架

2、GNU Radio系统层次结构图

图2 gnuradio系统层次结构

3、GNU Radio软件架构

图3 gnuradio软件架构

4、代码阅读

4.1 block信号处理基类

图4 gnuradio信号处理类（C++）

4.2 block应用关系

图5 gnuradio block应用

上图中，箭头表示引用关系，如通过调用block::detail（）可以得倒block_detail实例对象的指针。

block主要关注数据的处理、运算和生成；

block_detail主要关注block的输入、输出及连接关系等；

buffer主要关注buffer的分配、数据的写入及交换等；

buffer_reader主要关注buffer的读取。

每个block的输出可以连接到多个block的输入，两个block之间的连接（或者说是数据交换）是通过buffer类的对象完成的。

从buffer的角度来看，每个buffer都与一个block的输出和多个block的输入相关联，可以看成是单写入多读取的环形缓冲区。

对于一个指向buffer对象的指针buf来说，通过buf->link()可以获得与之关联的上游block指针（该block向buffer中写入）；同时，该buffer还暴露出若干个buffer_reader对象指针，用于下游block的读取，每个buffer_reader各自通过link()成员函数与单个下游block相关联。通过调用全局函数buffer_add_reader可以为buffer绑定一个新的reader。

4.3 block调度运行机制

一个系统由多个block连接而成，并形成一个top_block，通过调用top_block的run()成员函数，gnuradio启动一系列的线程，并通过调度机制将来自于源的数据顺序经过各个block处理，最终送到sink。

图6 gnuradio调度流程

top_block持有一个指向类top_block_impl的数据成员d_impl，进入top_block_impl类的start函数查看：

上述代码执行若干检查后，最后调用阴影部分的代码创建gnuradio的调度器，接着我们继续查看make_scheduler()函数：

代码可以看出，首先检查是否设置了linux的环境变量GR_SCHEDULER,如果没有则使用默认的TPB（thread per block）调度器，否则根据环境变量使用所需要的调度器。

TPB（default）：multi-threaded scheduler

STS：single-threaded scheduler

默认情况下，调用scheduler_tpb::make来创建调度器。

该代码中，对flowgraph中的block进行排序，系统按照排列的结果，逐个block进行调度。最重要的是最后阴影部分的代码，thread_body_wrapper是一个仿函数类，该类用来封装线程的主体函数，其构造函数第一个参数为实际要执行的函数体。该部分代码中，这个参数是tpb_container类的对象。

tpb_container类的定义如下：

对于每个block来说，线程的入口就在tpb_thread_body body(d_block, d_max_noutput_items);每个线程的工作步骤有以下几步：

1、每个block对应的线程都有一个while(1)循环

2、循环内处理各种消息并运行关键处理函数run_one_iteration()

3、run_one_iteration()检查是否有足够多的输入数据和足够的输出空间

4、如果是，调用general_work()函数完成block的功能

5、否则相应的返回BLKD_IN,BLKD_OUT

可以看出，run_one_iteration()是线程运行的主体，包含了模块的主要功能。

其主要流程如下：

      总的来说，该函数针对block的每个输出端口，检查各自对应的buffer的剩余空间，从而获得block可以输出的items数目。如果没有用于输出的足够的空间，则返回BLKD_OUT(输出阻塞)；同时，根据前面计算出的输出items数目，计算出所需要的输入items数目（通过forecast函数），综合检查输入的items数目是否满足要求，不满足则返回BLKD_IN；如果输入的items足够，也有足够的空间存放输出的items，则执行block::general_work()完成模块的功能。

5、代码调试

5.1 日志

       在block_executor.cc文件中，将#define ENABLE_LOGGING 0修改为#define ENABLE_LOGGING 1，即打开日志的使能开关，就可以看到各个block在运行中的各步骤打印信息。

5.2 block的GDB调试

       block的调试主要包含以下几个步骤：

（1）编译模块代码 cmake的时候，按照以下命令执行

cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug

（2）在生成的py文件最前面加上

import os  

最后面的 if __name__ == '__main__':中，main前增加以下两行：        

print "pid=%d" %(os.getpid(),)

                raw_input()    

（3）如果gdb中出现设置断点提示make breakpoint pending on future shared library? 则按照下面步骤操作：

打开文件：sudo文件：sudo gedit /etc/sysctl.d/10-prtace.conf

修改kernel.yama.ptrace_scope=0

然后执行service procps restart

（4）在终端中执行python *.py 回车后显示pid，然后在新的终端中“gdb -p pid”进入gdb设置断点后，在显示PID号的终端上再次回车启动流图运行，进入断点调试。

6、缩略语