發(fā)布時間：2020-02-24 00:27

【摘要】：DNA測序技術是現(xiàn)代生命科學和生物醫(yī)學的重要研究手段,數(shù)十年來經歷了從最初的手工測序到當今的納米孔測序的發(fā)展。碳納米孔DNA測序技術是新一代的DNA測序技術,它不僅測序通量高而且測序速度快,成本也相對較低。這種測序技術的成熟發(fā)展將有望幫助人類實現(xiàn)個人全基因組測序的目標。不同的堿基在穿過碳納米孔通道時產生的特征電流信號有所差異,碳納米孔DNA測序就是通過檢測不同的特征電流信號來測量DNA序列的一種技術。為了滿足碳納米孔DNA測序系統(tǒng)的需求,本課題采用USB2.0接口技術與FPGA技術設計了一款多通道同步數(shù)據采集裝置。本文在此基礎上,進一步完善了FPGA控制邏輯的設計,實現(xiàn)了數(shù)據采集系統(tǒng)與計算機之間的通信、計算機對FPGA控制邏輯的配置以及數(shù)據緩存功能等。本文從數(shù)據采集系統(tǒng)的總體設計要求出發(fā),首先論述了USB2.0固件的設計,制定了多通道同步數(shù)據采集系統(tǒng)的固件控制協(xié)議和固件程序控制流程等。在此基礎上,采用自上而下的模塊化設計思想,對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等模塊進行了優(yōu)化設計,詳細論述了其實現(xiàn)方法,并進行了相關模塊的功能仿真。最后針對各控制邏輯和數(shù)據通路設計了相應的調試方案,完成了對系統(tǒng)的在線調試,驗證了FPGA控制邏輯設計的可行性和完備性,實現(xiàn)了系統(tǒng)在刺激模式和采集模式下數(shù)據的轉換和傳輸,為多通道數(shù)據采集系統(tǒng)整體的進一步完善奠定基礎。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R440;TP274.2

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