本文涉及的光子探測系統(tǒng)是歐洲粒子物理研究所的大型離子對撞實驗中的多組探測系統(tǒng)中用于光子探測的一組。該系統(tǒng)包括有數(shù)據(jù)傳輸、配置、監(jiān)控、觸發(fā)等功能。針對其監(jiān)控功能,在探測系統(tǒng)中的前端電子學板上設計了基于FPGA的控制器模塊。該模塊需要實現(xiàn)與讀出控制單元、環(huán)境和工況監(jiān)控的ADC設備、單片機設備和偏壓設置DAC等多個外圍設備通信,達到實時監(jiān)控和設置系統(tǒng)工作狀態(tài)的目的。由于其需與多個外圍設備通信,故在其內部形成了一種多協(xié)議總線。多種協(xié)議共用該總線,則需要進行總線仲裁來避免總線征用可能產(chǎn)生的沖突。本文針對該需求提出了應用于光子探測系統(tǒng)的多協(xié)議總線的方案,該方案中的多個總線協(xié)議包括I2C總線、SPI總線、Altro總線和RCUI2C總線。其中,Altro總線為可用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿锌偩�,實現(xiàn)與讀出控制單元的高速通信;I2C總線、SPI總線和RCUI2C總線則為低速的串行總線,分別實現(xiàn)與單片機設備、偏壓設置DAC和讀出控制單元等的通信。在本文的研究工作中,用Verilog HDL編寫了該多協(xié)議總線的代碼,在ModelSim和Quartus II環(huán)境中對多總線協(xié)議進行了仿真,仿真的結果表明,所設計的多... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 光子探測系統(tǒng)
    1.2 總線技術概述
        1.2.1 內部總線
        1.2.2 系統(tǒng)總線
        1.2.3 外部總線
    1.3 光子探測系統(tǒng)中的總線
    1.4 本文主要內容和結構安排
2 光子探測系統(tǒng)
    2.1 光子探測系統(tǒng)PHOS
    2.2 PHOS 控制器PCM
        2.2.1 PCM 功能需求
        2.2.2 PCM 總體設計
    2.3 本章小結
3 PCM 中的多協(xié)議總線
    3.1 總體設計
    3.2 多協(xié)議總線中的總線
        3.2.1 Altro 總線
        3.2.2 I2C 總線
        3.2.3 SPI 總線
        3.2.4 RCU12C 總線
    3.3 總線仲裁
        3.3.1 總線仲裁的原則
        3.3.2 總線仲裁算法
    3.4 本章小結
4 PCM 中多協(xié)議總線的邏輯設計與仿真
    4.1 多協(xié)議總線中各總線接口的設計與仿真
        4.1.1 SPI Master 接口設計與仿真
        4.1.2 I2C Master 接口設計與仿真
        4.1.3 Altro Slave 接口設計與仿真
        4.1.4 I2C Slave 接口設計與仿真
        4.1.5 RCUI2C Slave 接口設計與仿真
    4.2 總線仲裁設計與仿真
        4.2.1 總線仲裁框圖
        4.2.2 總線仲裁的邏輯設計
        4.2.3 總線仲裁仿真
    4.3 本章小結
5 多協(xié)議總線的FPGA 實現(xiàn)
    5.1 FPGA 開發(fā)平臺
        5.1.1 FPGA 簡介
        5.1.2 EDA 工具簡介
        5.1.3 FPGA 開發(fā)流程及方法
    5.2 FPGA 資源使用情況
    5.3 FPGA 實驗結果
    5.4 本章小結
6 結束語
    6.1 全文總結
    6.2 未來工作展望
致謝
縮略語
參考文獻
附錄I PHOS-FEE 板實物圖


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3171772