現(xiàn)場可編程門陣列FPGA因其資源豐富且可重配置的優(yōu)點常常應(yīng)用于實驗環(huán)境中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計。然而在粒子物理實驗環(huán)境中,由于重粒子碰撞作用產(chǎn)生的電離輻射,工作其中的電路容易受到單粒子輻射作用產(chǎn)生錯誤。因此對于粒子實驗數(shù)據(jù)讀出電路,設(shè)計具有高效采樣能力、高速傳輸能力以及抗輻射能力的前端采集系統(tǒng)是國際上的研究熱點。為了設(shè)計前端采集系統(tǒng),本文基于SRAM型FPGA設(shè)計前端采集系統(tǒng)的信號采集和光纖傳輸?shù)墓δ?基于Flash型FPGA設(shè)計外部刷新電路對SRAM型FPGA中出錯電路進(jìn)行抗輻射刷新,實現(xiàn)了一種混合式的、兼容性能與可靠性的通用前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了使前端采集系統(tǒng)具備較高速率的采集和傳輸能力,本文首先使用AD9656芯片實現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)采集功能,通過配置相關(guān)寄存器驅(qū)動芯片實時采樣粒子實驗中的模擬信號,并在轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后對數(shù)據(jù)編碼發(fā)送到FPGA中。其次使用SRAM型FPGA實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理傳輸功能,在設(shè)計中例化JESD204B軟核解碼ADC數(shù)據(jù),經(jīng)過FIFO緩沖后,最終通過GBTx糾錯協(xié)議編碼的4.8Gbps速率的光纖鏈路進(jìn)行輸出。回環(huán)測試結(jié)果表明,本文設(shè)計的采集與傳輸電路可以實現(xiàn)高效采集和高速光... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
        1.1.1 輻射作用機理
        1.1.2 粒子輻射效應(yīng)
        1.1.3 課題研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 國外相關(guān)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)相關(guān)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 系統(tǒng)采集與傳輸電路設(shè)計
    2.1 前端采集系統(tǒng)總體框架設(shè)計
    2.2 采集與傳輸電路框架設(shè)計
    2.3 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計
        2.3.1 數(shù)據(jù)采集子板簡介
        2.3.2 芯片驅(qū)動模塊設(shè)計
    2.4 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計
        2.4.1 JESD204B通信協(xié)議概述及設(shè)計
        2.4.2 GBTx協(xié)議編碼的光纖接口設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)抗輻射刷新電路設(shè)計
    3.1 FLASH型 FPGA輻射方案設(shè)計
        3.1.1 Flash型 FPGA及其輻射環(huán)境介紹
        3.1.2 系統(tǒng)級輻射測試設(shè)計
        3.1.3 測試處理腳本設(shè)計
    3.2 中子輻射實驗與結(jié)果分析
        3.2.1 中子輻射實驗
        3.2.2 中子實驗數(shù)據(jù)分析
    3.3 FPGA部分重配置技術(shù)介紹
    3.4 部分重配置刷新電路設(shè)計
        3.4.1 刷新電路框架設(shè)計
        3.4.2 針對三模冗余的刷新機制
        3.4.3 刷新電路工作機制設(shè)計
    3.5 抗輻射刷新實現(xiàn)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 系統(tǒng)功能調(diào)試與驗證
    4.1 系統(tǒng)測試環(huán)境介紹
    4.2 前端采集系統(tǒng)的功能驗證
        4.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊功能驗證
        4.2.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊功能驗證
    4.3 三模冗余電路的刷新驗證
    4.4 冗余區(qū)塊大小對刷新時間的分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于SRAM型FPGA的實時容錯自修復(fù)系統(tǒng)設(shè)計方法[J]. 徐偉杰,謝永樂,彭禮彪,沈北辰.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2019(07)
[4]一種SRAM型FPGA單粒子效應(yīng)加固平臺設(shè)計[J]. 齊劉宇,劉國棟,趙正陽.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2019(05)
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博士論文
[1]Flash存儲器單粒子效應(yīng)及與總劑量的協(xié)同效應(yīng)研究[D]. 殷亞楠.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所) 2018
[2]ATLAS液氬量能器觸發(fā)讀出系統(tǒng)Phase-I升級的光纖數(shù)據(jù)鏈路與控制鏈路設(shè)計[D]. 肖樂.華中師范大學(xué) 2016
[3]HIRFL-CSR外靶實驗的數(shù)據(jù)傳輸和觸發(fā)判選研究[D]. 康龍飛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于Zynq-7000的星載軟件抗軟錯誤設(shè)計方法研究[D]. 沈露.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]基于FPGA的CAN接口抗SEU容錯方法研究[D]. 楊爽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3199925