粒子物理實(shí)驗(yàn)中,探測(cè)器信號(hào)的讀出系統(tǒng)大都是基于總線系統(tǒng)建立起來(lái)的。對(duì)于物理實(shí)驗(yàn),為了實(shí)現(xiàn)多通道復(fù)雜信號(hào)的采集,實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)獲取和處理,總線是必不可少的。從CAMAC、FASTBUS到VME、PXI,各種總線系統(tǒng)都在粒子物理實(shí)驗(yàn)中有著廣泛的應(yīng)用。比如基于VME總線系統(tǒng)的北京譜儀讀出電子學(xué)、基于PXI總線的蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)外靶實(shí)驗(yàn)讀出電子學(xué)等。然而隨著實(shí)驗(yàn)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大和物理指標(biāo)的提升,海量的數(shù)據(jù)傳輸將成為后端電子學(xué)和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的瓶頸,傳統(tǒng)的像VME、PXI等基于并行總線技術(shù)的電子學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)不能滿足下一代實(shí)驗(yàn)的需求,因此未來(lái)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的一大趨勢(shì)就是需要采用新的總線平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)處理。而ATCA平臺(tái)架構(gòu)采用了新型的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交叉總線互連結(jié)構(gòu),不需要共享總線和中斷仲裁,使得模塊之間可以通過(guò)高速串行接口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和并行處理,最大限度地減少了系統(tǒng)延時(shí),可以大大提高系統(tǒng)的工作效率。目前ATCA架構(gòu)已經(jīng)在一些大型粒子物理實(shí)驗(yàn)中得到了成功應(yīng)用,比如PANDA實(shí)驗(yàn)中用于事例篩選的高性能計(jì)算節(jié)點(diǎn)以及ATLAS實(shí)驗(yàn)觸發(fā)系統(tǒng)中一級(jí)快速追蹤系統(tǒng)（FTK sys... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：119 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

羊八井EAS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成陰

?４８?８２．５??ＢＥＳＩ１Ｉ的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)采用多層次的分級(jí)組裝方案，如圖１．４所示。???〇第一級(jí)觸發(fā)判選??數(shù)據(jù)片?Ｈ?Ｈ?Ｈ?Ｈ?Ｈ?Ｈ?Ｈ?Ｈ?４?Ｈ?Ｈ?＾??Ｏ?０－０?ｙ?ｙ?Ｐ＂?Ｔ?ｔ?Ｔ?ｉ?ｔ?Ｔ??＾ｌ．??ａ？＃？：擊？？？擊？？？攀??—?—錄ｍ??事例篩選??事例?計(jì)算機(jī)群??事例組裝級(jí)?硬件平臺(tái)??圖１．４?ＢＥＳＩＵ的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)事例組裝過(guò)程［１９］??第一級(jí)是在前端ＶＭＥ機(jī)箱中完成事例組裝的，收到觸發(fā)判選信號(hào)之后，??ＶＭＥ機(jī)箱中的控制器ＰｏｗｅｒＰＣ將電子學(xué)模塊處理后的數(shù)據(jù)讀出。讀出方式充分??利用了?ＶＭＥ的總線帶寬，采用的是ＣＢＬＴ?ＤＭＡ的讀出方式。每個(gè)機(jī)箱的數(shù)據(jù)??讀出是各自獨(dú)立同時(shí)進(jìn)行的。讀出的數(shù)據(jù)組裝成一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)段然后緩存在機(jī)箱的??存儲(chǔ)器中。??第二級(jí)是通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)將前面第一級(jí)ＶＭＥ讀出機(jī)箱的數(shù)據(jù)匯總到一起??組成一個(gè)讀出分支，然后存儲(chǔ)到本地的計(jì)算機(jī)里面。??第三級(jí)是通過(guò)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)來(lái)收集第二級(jí)所有讀出分支的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)??行進(jìn)一步的事例篩選，組裝成為一個(gè)完整的有效事例存儲(chǔ)下來(lái)。??１．１．３?ＣＰＣＩ?和?ＰＸＩ??（１）?ＣＰＣＩ?總線??ＣＰＣ丨總線是在１９９４年由國(guó)際工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（ＰＩＣＭＧ）提出的，??６??

，。，了?ＰＣ丨的金手指式互連方式，使用了?２ｍｍ密度的丨ＥＣ針孔連接器。??（２）?ＰＸＩ總線??ＰＸＩ是ＰＣＩ總線在儀器儀表領(lǐng)域的擴(kuò)展，由ＮＩ公司在１９９７年開發(fā)推出，適??用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)化控制應(yīng)用［２３］。ＰＸ丨的一個(gè)重要特點(diǎn)是它保持了與??ＣＰＣＩ產(chǎn)品的互操作性，ＰＸＩ機(jī)箱可以兼容標(biāo)準(zhǔn)的ＣＰＣＩ插卡。??ＰＸＩ總線在ＣＰＣＩ總線的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了定時(shí)機(jī)制與觸發(fā)特性［２４］，專門為測(cè)??量與自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)，增加了系統(tǒng)時(shí)鐘、觸發(fā)總線、星型觸發(fā)線、和局部總線。??ＰＸＩ系統(tǒng)為每一個(gè)插槽模塊提供一個(gè)１０ＭＨｚ的系統(tǒng)參考時(shí)鐘，可以用來(lái)同步各??個(gè)模塊。ＰＸＩ標(biāo)準(zhǔn)的觸發(fā)總線有８ｂｉｔ位寬，可以同步的將信號(hào)傳給其他插槽，但??因?yàn)槭枪蚕砜偩�，所以同步精度較低。ＰＸＩ機(jī)箱的２號(hào)槽為專門的星型觸發(fā)器槽，??總線以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式連接到機(jī)箱其他１３個(gè)槽位，如圖１．５所示，不同槽位的觸??發(fā)信號(hào)ｓｋｅｗ小于Ｉｎｓ，這樣就可以為其他模塊提供同步精確的觸發(fā)信號(hào)。而局??部總線采用菊花鏈形式，位寬１３ｂｉｔ，相鄰的槽位通過(guò)局部總線相互連接，可以??在模塊之間傳輸模擬信號(hào)或者高速ＴＴＬ信號(hào)，不會(huì)影響整個(gè)ＰＸＩ的帶寬。??ＰＸＩ?Ｓｔａｒ?Ｔｒｉｇｇｅｒ??


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