【摘要】：DNA測(cè)序技術(shù)是現(xiàn)代生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的重要研究手段,數(shù)十年來(lái)經(jīng)歷了從最初的手工測(cè)序到當(dāng)今的納米孔測(cè)序的發(fā)展。碳納米孔DNA測(cè)序技術(shù)是新一代的DNA測(cè)序技術(shù),它不僅測(cè)序通量高而且測(cè)序速度快,成本也相對(duì)較低。這種測(cè)序技術(shù)的成熟發(fā)展將有望幫助人類(lèi)實(shí)現(xiàn)個(gè)人全基因組測(cè)序的目標(biāo)。不同的堿基在穿過(guò)碳納米孔通道時(shí)產(chǎn)生的特征電流信號(hào)有所差異,碳納米孔DNA測(cè)序就是通過(guò)檢測(cè)不同的特征電流信號(hào)來(lái)測(cè)量DNA序列的一種技術(shù)。為了滿(mǎn)足碳納米孔DNA測(cè)序系統(tǒng)的需求,本課題采用USB2.0接口技術(shù)與FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)了一款多通道同步數(shù)據(jù)采集裝置。本文在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步完善了FPGA控制邏輯的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的通信、計(jì)算機(jī)對(duì)FPGA控制邏輯的配置以及數(shù)據(jù)緩存功能等。本文從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求出發(fā),首先論述了USB2.0固件的設(shè)計(jì),制定了多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的固件控制協(xié)議和固件程序控制流程等。在此基礎(chǔ)上,采用自上而下的模塊化設(shè)計(jì)思想,對(duì)FPGA中命令與配置邏輯、USB接口控制邏輯、SDRAM FIFO邏輯以及異步FIFO等模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),詳細(xì)論述了其實(shí)現(xiàn)方法,并進(jìn)行了相關(guān)模塊的功能仿真。最后針對(duì)各控制邏輯和數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)了相應(yīng)的調(diào)試方案,完成了對(duì)系統(tǒng)的在線(xiàn)調(diào)試,驗(yàn)證了FPGA控制邏輯設(shè)計(jì)的可行性和完備性,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在刺激模式和采集模式下數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳輸,為多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體的進(jìn)一步完善奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R440;TP274.2

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本文編號(hào)：2582295