現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA因其資源豐富且可重配置的優(yōu)點(diǎn)常常應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)環(huán)境中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。然而在粒子物理實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤。因此對(duì)于粒子實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讀出電路,設(shè)計(jì)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(guó)際上的研究熱點(diǎn)。為了設(shè)計(jì)前端采集系統(tǒng),本文基于SRAM型FPGA設(shè)計(jì)前端采集系統(tǒng)的信號(hào)采集和光纖傳輸?shù)墓δ?基于Flash型FPGA設(shè)計(jì)外部刷新電路對(duì)SRAM型FPGA中出錯(cuò)電路進(jìn)行抗輻射刷新,實(shí)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(shí)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(dòng)芯片實(shí)時(shí)采樣粒子實(shí)驗(yàn)中的模擬信號(hào),并在轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后對(duì)數(shù)據(jù)編碼發(fā)送到FPGA中。其次使用SRAM型FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理傳輸功能,在設(shè)計(jì)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(cuò)協(xié)議編碼的4.8Gbps速率的光纖鏈路進(jìn)行輸出�；丨h(huán)測(cè)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的采集與傳輸電路可以實(shí)現(xiàn)高效采集和高速光... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jī)理
        1.1.2 粒子輻射效應(yīng)
        1.1.3 課題研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 國(guó)外相關(guān)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)相關(guān)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究?jī)?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(jì)
    2.1 前端采集系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)
    2.2 采集與傳輸電路框架設(shè)計(jì)
    2.3 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)
        2.3.1 數(shù)據(jù)采集子板簡(jiǎn)介
        2.3.2 芯片驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)
    2.4 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)
        2.4.1 JESD204B通信協(xié)議概述及設(shè)計(jì)
        2.4.2 GBTx協(xié)議編碼的光纖接口設(shè)計(jì)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)抗輻射刷新電路設(shè)計(jì)
    3.1 FLASH型 FPGA輻射方案設(shè)計(jì)
        3.1.1 Flash型 FPGA及其輻射環(huán)境介紹
        3.1.2 系統(tǒng)級(jí)輻射測(cè)試設(shè)計(jì)
        3.1.3 測(cè)試處理腳本設(shè)計(jì)
    3.2 中子輻射實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
        3.2.1 中子輻射實(shí)驗(yàn)
        3.2.2 中子實(shí)驗(yàn)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(jì)
        3.4.1 刷新電路框架設(shè)計(jì)
        3.4.2 針對(duì)三模冗余的刷新機(jī)制
        3.4.3 刷新電路工作機(jī)制設(shè)計(jì)
    3.5 抗輻射刷新實(shí)現(xiàn)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 系統(tǒng)功能調(diào)試與驗(yàn)證
    4.1 系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境介紹
    4.2 前端采集系統(tǒng)的功能驗(yàn)證
        4.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊功能驗(yàn)證
        4.2.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊功能驗(yàn)證
    4.3 三模冗余電路的刷新驗(yàn)證
    4.4 冗余區(qū)塊大小對(duì)刷新時(shí)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
[1]關(guān)于中子輻射的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)測(cè)試與加固研究[J]. 張敏,孟令軍.  電子器件. 2019(06)
[2]應(yīng)用中國(guó)散裂中子源9號(hào)束線端研究65 nm微控制器大氣中子單粒子效應(yīng)[J]. 胡志良,楊衛(wèi)濤,李永宏,李洋,賀朝會(huì),王松林,周斌,于全芝,何歡,謝飛,白雨蓉,梁天驕.  物理學(xué)報(bào). 2019(23)
[3]基于SRAM型FPGA的實(shí)時(shí)容錯(cuò)自修復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tái)設(shè)計(jì)[J]. 齊劉宇,劉國(guó)棟,趙正陽(yáng).  電子技術(shù)應(yīng)用. 2019(05)
[5]星載Flash型FPGA單粒子翻轉(zhuǎn)加固試驗(yàn)研究[J]. 李曉亮,羅磊,孫毅,于慶奎.  太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2018(06)
[6]器件集成電路單粒子效應(yīng)概論[J]. 張?chǎng)?  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2018(30)
[7]一種抗單粒子瞬態(tài)輻射效應(yīng)的自刷新三模冗余觸發(fā)器[J]. 曹靚,田海燕,王棟.  電子與封裝. 2018(09)
[8]SRAM型FPGA的可重構(gòu)容錯(cuò)結(jié)構(gòu)研究[J]. 張程程,班恬.  電子測(cè)量技術(shù). 2016(11)
[9]抗單粒子翻轉(zhuǎn)的雙端口SRAM定時(shí)刷新機(jī)制研究[J]. 陳晨,陳強(qiáng),林敏,楊根慶.  微電子學(xué). 2015(04)
[10]Virtex FPGA抗單粒子翻轉(zhuǎn)技術(shù)[J]. 高鵬,龐宗強(qiáng),周同.  無(wú)線電通信技術(shù). 2014(04)

博士論文
[1]Flash存儲(chǔ)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(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)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(jí)的光纖數(shù)據(jù)鏈路與控制鏈路設(shè)計(jì)[D]. 肖樂.華中師范大學(xué) 2016
[3]HIRFL-CSR外靶實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)傳輸和觸發(fā)判選研究[D]. 康龍飛.中國(guó)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(cuò)誤設(shè)計(jì)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(cuò)方法研究[D]. 楊爽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3199925