~ubuntu-branches/ubuntu/trusty/gnuradio/trusty

« back to all changes in this revision

Viewing changes to gr-utils/src/python/gr_plot_fft.py

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Kamal Mostafa
  • Date: 2010-03-13 07:46:01 UTC
  • mfrom: (2.1.2 sid)
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20100313074601-zjsa893a87bozyh7
Tags: 3.2.2.dfsg-1ubuntu1
* Fix build for Ubuntu lucid (LP: #260406)
  - add binary package dep for libusrp0, libusrp2-0: adduser
  - debian/rules clean: remove pre-built Qt moc files

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
#!/usr/bin/env python
 
2
#
 
3
# Copyright 2007,2008 Free Software Foundation, Inc.
 
4
 
5
# This file is part of GNU Radio
 
6
 
7
# GNU Radio is free software; you can redistribute it and/or modify
 
8
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
 
9
# the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
 
10
# any later version.
 
11
 
12
# GNU Radio is distributed in the hope that it will be useful,
 
13
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
14
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 
15
# GNU General Public License for more details.
 
16
 
17
# You should have received a copy of the GNU General Public License
 
18
# along with GNU Radio; see the file COPYING.  If not, write to
 
19
# the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street,
 
20
# Boston, MA 02110-1301, USA.
 
21
 
22
 
 
23
try:
 
24
    import matplotlib
 
25
    matplotlib.use('TkAgg')
 
26
    matplotlib.interactive(True)
 
27
except ImportError:
 
28
    print "Please install Matplotlib to run this script (http://matplotlib.sourceforge.net/)"
 
29
    raise SystemExit, 1
 
30
 
 
31
try:
 
32
    import scipy
 
33
    from scipy import fftpack
 
34
except ImportError:
 
35
    print "Please install SciPy to run this script (http://www.scipy.org/)"
 
36
    raise SystemExit, 1
 
37
 
 
38
try:
 
39
    from pylab import *
 
40
except ImportError:
 
41
    print "Please install Matplotlib to run this script (http://matplotlib.sourceforge.net/)"
 
42
    raise SystemExit, 1
 
43
 
 
44
from optparse import OptionParser
 
45
 
 
46
class gr_plot_fft:
 
47
    def __init__(self, datatype, filename, options):
 
48
        self.hfile = open(filename, "r")
 
49
        self.block_length = options.block
 
50
        self.start = options.start
 
51
        self.sample_rate = options.sample_rate
 
52
 
 
53
        self.datatype = getattr(scipy, datatype)
 
54
        self.sizeof_data = self.datatype().nbytes    # number of bytes per sample in file
 
55
 
 
56
        self.axis_font_size = 16
 
57
        self.label_font_size = 18
 
58
        self.title_font_size = 20
 
59
        self.text_size = 22
 
60
 
 
61
        # Setup PLOT
 
62
        self.fig = figure(1, figsize=(16, 12), facecolor='w')
 
63
        rcParams['xtick.labelsize'] = self.axis_font_size
 
64
        rcParams['ytick.labelsize'] = self.axis_font_size
 
65
        
 
66
        self.text_file     = figtext(0.10, 0.94, ("File: %s" % filename), weight="heavy", size=self.text_size)
 
67
        self.text_file_pos = figtext(0.10, 0.88, "File Position: ", weight="heavy", size=self.text_size)
 
68
        self.text_block    = figtext(0.35, 0.88, ("Block Size: %d" % self.block_length),
 
69
                                     weight="heavy", size=self.text_size)
 
70
        self.text_sr       = figtext(0.60, 0.88, ("Sample Rate: %.2f" % self.sample_rate),
 
71
                                     weight="heavy", size=self.text_size)
 
72
        self.make_plots()
 
73
 
 
74
        self.button_left_axes = self.fig.add_axes([0.45, 0.01, 0.05, 0.05], frameon=True)
 
75
        self.button_left = Button(self.button_left_axes, "<")
 
76
        self.button_left_callback = self.button_left.on_clicked(self.button_left_click)
 
77
 
 
78
        self.button_right_axes = self.fig.add_axes([0.50, 0.01, 0.05, 0.05], frameon=True)
 
79
        self.button_right = Button(self.button_right_axes, ">")
 
80
        self.button_right_callback = self.button_right.on_clicked(self.button_right_click)
 
81
 
 
82
        self.xlim = self.sp_iq.get_xlim()
 
83
 
 
84
        self.manager = get_current_fig_manager()
 
85
        connect('draw_event', self.zoom)
 
86
        connect('key_press_event', self.click)
 
87
        show()
 
88
        
 
89
    def get_data(self):
 
90
        self.position = self.hfile.tell()/self.sizeof_data
 
91
        self.text_file_pos.set_text("File Position: %d" % (self.position))
 
92
        self.iq = scipy.fromfile(self.hfile, dtype=self.datatype, count=self.block_length)
 
93
        #print "Read in %d items" % len(self.iq)
 
94
        if(len(self.iq) == 0):
 
95
            print "End of File"
 
96
        else:
 
97
            self.iq_fft = self.dofft(self.iq)
 
98
            
 
99
            tstep = 1.0 / self.sample_rate
 
100
            self.time = [tstep*(self.position + i) for i in xrange(len(self.iq))]
 
101
 
 
102
            self.freq = self.calc_freq(self.time, self.sample_rate)
 
103
 
 
104
    def dofft(self, iq):
 
105
        N = len(iq)
 
106
        iq_fft = fftpack.fftshift(scipy.fft(iq))       # fft and shift axis
 
107
        iq_fft = 20*scipy.log10(abs((iq_fft+1e-15)/N)) # convert to decibels, adjust power
 
108
        # adding 1e-15 (-300 dB) to protect against value errors if an item in iq_fft is 0
 
109
        return iq_fft
 
110
 
 
111
    def calc_freq(self, time, sample_rate):
 
112
        N = len(time)
 
113
        Fs = 1.0 / (max(time) - min(time))
 
114
        Fn = 0.5 * sample_rate
 
115
        freq = [-Fn + i*Fs for i in xrange(N)]
 
116
        return freq
 
117
        
 
118
    def make_plots(self):
 
119
        # if specified on the command-line, set file pointer
 
120
        self.hfile.seek(self.sizeof_data*self.start, 1)
 
121
 
 
122
        # Subplot for real and imaginary parts of signal
 
123
        self.sp_iq = self.fig.add_subplot(2,2,1, position=[0.075, 0.2, 0.4, 0.6])
 
124
        self.sp_iq.set_title(("I&Q"), fontsize=self.title_font_size, fontweight="bold")
 
125
        self.sp_iq.set_xlabel("Time (s)", fontsize=self.label_font_size, fontweight="bold")
 
126
        self.sp_iq.set_ylabel("Amplitude (V)", fontsize=self.label_font_size, fontweight="bold")
 
127
 
 
128
        # Subplot for FFT plot
 
129
        self.sp_fft = self.fig.add_subplot(2,2,2, position=[0.575, 0.2, 0.4, 0.6])
 
130
        self.sp_fft.set_title(("FFT"), fontsize=self.title_font_size, fontweight="bold")
 
131
        self.sp_fft.set_xlabel("Frequency (Hz)", fontsize=self.label_font_size, fontweight="bold")
 
132
        self.sp_fft.set_ylabel("Power Spectrum (dBm)", fontsize=self.label_font_size, fontweight="bold")
 
133
 
 
134
        self.get_data()
 
135
        
 
136
        self.plot_iq  = self.sp_iq.plot([], 'bo-') # make plot for reals
 
137
        self.plot_iq += self.sp_iq.plot([], 'ro-') # make plot for imags
 
138
        self.draw_time()                           # draw the plot
 
139
 
 
140
        self.plot_fft = self.sp_fft.plot([], 'bo-')  # make plot for FFT
 
141
        self.draw_fft()                              # draw the plot
 
142
 
 
143
        draw()
 
144
 
 
145
    def draw_time(self):
 
146
        reals = self.iq.real
 
147
        imags = self.iq.imag
 
148
        self.plot_iq[0].set_data([self.time, reals])
 
149
        self.plot_iq[1].set_data([self.time, imags])
 
150
        self.sp_iq.set_xlim(min(self.time), max(self.time))
 
151
        self.sp_iq.set_ylim([1.5*min([min(reals), min(imags)]),
 
152
                             1.5*max([max(reals), max(imags)])])
 
153
 
 
154
    def draw_fft(self):
 
155
        self.plot_fft[0].set_data([self.freq, self.iq_fft])
 
156
        self.sp_fft.set_xlim(min(self.freq), max(self.freq))
 
157
        self.sp_fft.set_ylim([min(self.iq_fft)-10, max(self.iq_fft)+10])
 
158
 
 
159
    def update_plots(self):
 
160
        self.draw_time()
 
161
        self.draw_fft()
 
162
 
 
163
        self.xlim = self.sp_iq.get_xlim()
 
164
        draw()
 
165
        
 
166
    def zoom(self, event):
 
167
        newxlim = self.sp_iq.get_xlim()
 
168
        if(newxlim.all() != self.xlim.all()):
 
169
            self.xlim = newxlim
 
170
            xmin = max(0, int(ceil(self.sample_rate*(self.xlim[0] - self.position))))
 
171
            xmax = min(int(ceil(self.sample_rate*(self.xlim[1] - self.position))), len(self.iq))
 
172
 
 
173
            iq = self.iq[xmin : xmax]
 
174
            time = self.time[xmin : xmax]
 
175
            
 
176
            iq_fft = self.dofft(iq)
 
177
            freq = self.calc_freq(time, self.sample_rate)
 
178
            
 
179
            self.plot_fft[0].set_data(freq, iq_fft)
 
180
            self.sp_fft.axis([min(freq), max(freq),
 
181
                              min(iq_fft)-10, max(iq_fft)+10])
 
182
 
 
183
            draw()
 
184
 
 
185
    def click(self, event):
 
186
        forward_valid_keys = [" ", "down", "right"]
 
187
        backward_valid_keys = ["up", "left"]
 
188
 
 
189
        if(find(event.key, forward_valid_keys)):
 
190
            self.step_forward()
 
191
            
 
192
        elif(find(event.key, backward_valid_keys)):
 
193
            self.step_backward()
 
194
 
 
195
    def button_left_click(self, event):
 
196
        self.step_backward()
 
197
 
 
198
    def button_right_click(self, event):
 
199
        self.step_forward()
 
200
 
 
201
    def step_forward(self):
 
202
        self.get_data()
 
203
        self.update_plots()
 
204
 
 
205
    def step_backward(self):
 
206
        # Step back in file position
 
207
        if(self.hfile.tell() >= 2*self.sizeof_data*self.block_length ):
 
208
            self.hfile.seek(-2*self.sizeof_data*self.block_length, 1)
 
209
        else:
 
210
            self.hfile.seek(-self.hfile.tell(),1)
 
211
        self.get_data()
 
212
        self.update_plots()
 
213
        
 
214
def find(item_in, list_search):
 
215
    try:
 
216
        return list_search.index(item_in) != None
 
217
    except ValueError:
 
218
        return False
 
219
 
 
220
def setup_options():
 
221
    usage="%prog: [options] input_filename"
 
222
    description = "Takes a GNU Radio complex binary file and displays the I&Q data versus time as well as the frequency domain (FFT) plot. The y-axis values are plotted assuming volts as the amplitude of the I&Q streams and converted into dBm in the frequency domain (the 1/N power adjustment out of the FFT is performed internally). The script plots a certain block of data at a time, specified on the command line as -B or --block. This value defaults to 1000. The start position in the file can be set by specifying -s or --start and defaults to 0 (the start of the file). By default, the system assumes a sample rate of 1, so in time, each sample is plotted versus the sample number. To set a true time and frequency axis, set the sample rate (-R or --sample-rate) to the sample rate used when capturing the samples."
 
223
 
 
224
    parser = OptionParser(conflict_handler="resolve", usage=usage, description=description)
 
225
    parser.add_option("-d", "--data-type", type="string", default="complex64",
 
226
                      help="Specify the data type (complex64, float32, (u)int32, (u)int16, (u)int8) [default=%default]")
 
227
    parser.add_option("-B", "--block", type="int", default=1000,
 
228
                      help="Specify the block size [default=%default]")
 
229
    parser.add_option("-s", "--start", type="int", default=0,
 
230
                      help="Specify where to start in the file [default=%default]")
 
231
    parser.add_option("-R", "--sample-rate", type="float", default=1.0,
 
232
                      help="Set the sampler rate of the data [default=%default]")
 
233
    return parser
 
234
 
 
235
def main():
 
236
    parser = setup_options()
 
237
    (options, args) = parser.parse_args ()
 
238
    if len(args) != 1:
 
239
        parser.print_help()
 
240
        raise SystemExit, 1
 
241
    filename = args[0]
 
242
 
 
243
    dc = gr_plot_fft(options.data_type, filename, options)
 
244
 
 
245
if __name__ == "__main__":
 
246
    try:
 
247
        main()
 
248
    except KeyboardInterrupt:
 
249
        pass
 
250
    
 
251
 
 
252