【摘要】：江門中微子實(shí)驗(yàn)是建造一個(gè)直徑為35.4米的液體閃爍體探測器,該探測器可以探測中微子。當(dāng)中微子穿過探測器時(shí),有可能與探測器相互作用,產(chǎn)生閃爍光信號(hào),再通過光電倍增管轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。信號(hào)在前端電子學(xué)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,數(shù)字化結(jié)果通過長電纜傳輸?shù)胶蠖颂幚戆?BEC)和商用交換機(jī)。在實(shí)驗(yàn)中,將采用17000個(gè)光電倍增管進(jìn)行光子測量,BEC和商用交換機(jī)之間電纜的使用也將會(huì)達(dá)到17000。為了減少BEC和商用交換機(jī)之間電纜的使用,以及能夠縮減機(jī)架使用空間,本文設(shè)計(jì)了一款后端數(shù)據(jù)匯總與交換模塊來取代商用接入層交換機(jī)。隨著嵌入式系統(tǒng)的不斷發(fā)展,與嵌入式相關(guān)的設(shè)備已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一部分,因此本文采用嵌入式交換機(jī)作為后端數(shù)據(jù)匯總與交換模塊。TCP/IP協(xié)議完成嵌入式交換機(jī)與以太網(wǎng)直接交換信息的功能。本文以STM32F767NI微控制器作為嵌入式交換機(jī)的主控芯片,BCM53286M作為百兆以太網(wǎng)PHY芯片,BCM5482作為千兆以太網(wǎng)PHY,結(jié)合LwIP協(xié)議棧以及FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)嵌入式交換機(jī)的功能。FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對系統(tǒng)資源的要求低,不僅完全免費(fèi)開源,而且還具有很好的實(shí)時(shí)性、能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù),可以進(jìn)行移植裁剪,可以配置調(diào)度策略,RAM占用小等等。LwIP協(xié)議棧是一款輕量級(jí)TCP/IP協(xié)議棧,它可以減少內(nèi)存的使用,并且其代碼精簡,使其適合應(yīng)用于資源有限的處理器平臺(tái)。本文詳細(xì)分析了嵌入式交換機(jī)各個(gè)模塊,包括主控模式、以太網(wǎng)模塊、電源模塊以及時(shí)鐘與復(fù)位信號(hào),完成了嵌入式交換機(jī)的整個(gè)硬件電路的設(shè)計(jì)以及PCB板的繪制,結(jié)合STM32控制器Cortex-M7內(nèi)核以及FreeRTOS操作系統(tǒng)的特性,將FreeRTOS操作系統(tǒng)移植到STM32控制器上,為應(yīng)用程序提供任務(wù)操作的支持;完善底層網(wǎng)絡(luò)接口層的驅(qū)動(dòng)程序,將LwIP協(xié)議棧移植到FreeRTOS操作系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)TCP通訊。采用Iperf對嵌入式交互機(jī)進(jìn)行帶寬測試,服務(wù)器端批處理命令,測量多個(gè)端口帶寬,總帶寬均未超過TCP的最大傳速率,后將BEC接入其中并進(jìn)行測量帶寬,測試結(jié)果表明該方法能夠有效的減少電纜的使用量、縮減機(jī)架使用空間,并提高系統(tǒng)可靠性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O572.321
【圖文】：

圖1.1粒子最基本單元（來源：中國科學(xué)院高能物理研究所官網(wǎng)）

江門中微子實(shí)驗(yàn)示意圖

反電子中微子的反向β衰變反應(yīng)[18]

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2763119