應(yīng)用于光子探測系統(tǒng)的多協(xié)議總線.pdf

1、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(xué)板上設(shè)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(shè)備、單片機(jī)設(shè)備和偏壓設(shè)置DAC等多個外圍設(shè)備通信，達(dá)到實時監(jiān)控和設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)的目的。由于其需與多個外圍設(shè)備通信，故在其內(nèi)部形成了一種多協(xié)議總線。多種協(xié)議共用該總線

2、，則需要進(jìn)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(yīng)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(jī)設(shè)備、偏壓設(shè)置DAC和讀出控制單元等的通信。
　　 在本文的研究工

3、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(jìn)行了仿真，仿真的結(jié)果表明，所設(shè)計的多協(xié)議總線滿足設(shè)計要求。在Quartus II下對該工程進(jìn)行綜合、布局布線、生成下載BIT或PROM文件后，將其在控制器的FPGA芯片內(nèi)進(jìn)行硬件調(diào)試和測試，測試結(jié)果表明本文所設(shè)計的多協(xié)議總線達(dá)到了預(yù)期的要求，滿足了控制器的需求。
　　 由于本文所設(shè)計實現(xiàn)的多協(xié)議總線具備一定的通用性