TI数字中频芯片GC6016配置与应用分析

　　摘要

　　GC6016 是 TI针对数字直放站应用而推出的一款数字中频处理芯片。本文主要描述了 GC6016 的加载流程，初始化配置，数据采集配置，以及和上下游芯片的配合调试方法。

　　1、 概述

　　GC6016是TI针对数字直放站应用而推出的一款数字中频处理芯片。与其同时推出的类似芯片还有GC5330。其中GC6016除了CFR和DPD外，具有GC5330的所有功能，包括DUC， TX

　　equalizer， Bulk Up converter， RX equalizer， DDC， feAGC，beAGC， I/Q imbalance correcTIon， DC offset cancellaTIon. 其处理能力达到48个上下行通道，最大支持4个发射天线或者8个接收天线，支持灵活的小数倍率重采样配置，支持多模配置。能够很好的应用于各种 3GPP，3GPP2以及 MC-GSM等无线标准。

　　GC5330的应用结构如下图所示。图中可以看到，GC5330需要DSP配合才能实现完整功能。事实上，DSP不但完成DPD的算法处理，还完成芯片加载与配置功能。这些功能均通过 DSP向主控 CPU提供的 API函数实现。

　　图 1. GC5330应用结构图

　　GC6016的应用架构如下图所示。从图中可以看出，GC6016无需外挂 DSP，其不能支持DPD。CPU通过EMIF或者 SPI直接访问 GC6016芯片。因此其所有配置与控制都需要在 CPU直接实现。因此配置流程以及芯片控制都需要用户编程实现。

　　图 2. GC6016应用架构图

　　本文的目的在于帮助用户快速高效的配置与控制GC6016.

　　2、 GC6016功能介绍

　　GC6016支持目前主流的基站收发信机标准，包括：3GPP（LTE、WCDMA、TDSCDMA）、

　　3GPP2（CDMA2000）、MC-GSM、wimax 以及WiBRO（OFDMA）。

　　GC6016支持混模，典型混模型态比如 LTE+WCDMA，LTE+TDSCDMA。

　　GC6016支持最大48个载波处理，支持小数倍抽取、插值；

　　芯片最大速率支持 368M；

　　支持最大4路发射天线，8路接收天线；

　　支持接收FeAGC，BeAGC；

　　支持数据采集；

　　外部接口支持SPI（3 or 4 wire）或者 EMIF；

　　支持各节点增益调整，功率统计；

　　支持收发均衡；

　　与基带FPGA、AD及DA之间支持多种速率和格式接口；

　　23x23mm，484-ball TE-PBGA封装；

　　GC6016的功能框图如下所示。

　　图 3. GC6016功能框图

　　3、 GC6016的上电配置流程

　　GC5330/6016的配置文件是扩展名为tgtcfg的文本文件，包含了GC运行以及业务支撑的全部信息。由于该芯片支持多种通讯标准，并且可以按照客户需要灵活配置，因此针对不同的系统需求，该tgtcfg文件不同。该文件由TI根据客户需求产生并提供给客户。

　　系统上电之后，应该首先配置好单板，包括 CPU自身、电源、FPGA、时钟、AD以及 DA等芯片（需要说明的是，一般需要等到系统全部配置完成之后才会打开发射同道）。

　　然后下载GC配置文件。配置文件一般会有超过 60000次的寄存器写操作。如果使用 50M速率EMIF接口，耗时大概在几十毫秒；如果采用 SPI接口，则耗时会增大，这一点系统设计时需要考虑。

　　配置下载完成之后，进入等待 PLL锁定状态。在该状态下需要判断寄存器 0是否为1，为 1表示复位成功。必须该状态有效才可启动下一步操作。

　　GC初始化状态完成芯片使能。需要说明的是，GC的初始化需要用到外部的同步信号 syncA，该信号一般由FPGA提供，用于使能芯片配置寄存器，该 syncA信号也用于数据采集或者对芯片在线配置的使能。关于芯片初始化，TI提供相应的样例供参考。典型情况下syncA信号的周期是5ms或者 10ms，脉宽是8个 BB时钟周期，该信号在时序上需要和 BB_frame信号上升沿对齐。

　　图 4. GC6016初始化流程图

　　4、 GC6016的增益调整

　　GC6016提供各个节点的增益调节功能。

　　下行通道可调整增益的节点如下图。对于发射通道，大部分情况下，调整 BB gain，sum gain， pre-CFR以及 post-CFR 4个节点就可满足客户需求。对于其他节点，如非必要，不建议调整。

　　图 5. GC6016下行增益调节节点

　　上行通道可调整增益的节点如下图。

　　图 6. GC6016上行增益调节节点

　　各模块的增益调节范围及精度如下表所示。其中，BB_gain节点需要通过读写AI寄存器修改并同步，pre-CFR及 post-CFR节点修改后需要同步。

　　另外请注意，除了BBgain，pre_cfr_gain和post_cfr_gain可以精确调整增益外，其他几个节点只支持 6dB步进调整。R2C为实数到复数的转换，如果使能该模块，则固定增益为-3dB。feAGC也可配置为固定增益模式，其增益精度和范围由增益表以及配置确定。对于 PFIR，也可以通过修改系数调整增益。

　　Table 1. 表 1. GC6016内部增益

　5、 GC6016 capture buffe