束流監(jiān)測(cè)器多通道數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、硅像素傳感器由于具有體積小、位置分辨率高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)而成為核探測(cè)技術(shù)的重要研究領(lǐng)域，為此，我校硅探測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了TopMetal像素傳感芯片，在此基礎(chǔ)上，承擔(dān)了可用于腫瘤治療中束流配送的束流監(jiān)測(cè)器的研發(fā)任務(wù)，并成功申報(bào)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。該束流監(jiān)測(cè)器由基于TopMetal的微型時(shí)間投影室(TPC)和與其配套的多通道數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)組成，后者即為本文研究?jī)?nèi)容。
　　依據(jù)“以固代硬”、“以軟代固”、通用性好、便于維護(hù)的設(shè)計(jì)原

2、則，本數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)以高性能的FPGA為控制核心，控制多通道、12位高速ADC采集TopMetal各像素的探測(cè)信息，緩存至大容量的DDR2存儲(chǔ)器中，并經(jīng)USB最后傳送到PC機(jī)上存儲(chǔ)與分析。PC端的控制指令由RS232串口下發(fā)到FPGA中。
　　本文主要研究工作包括:
　　1、硬件平臺(tái)設(shè)計(jì):該平臺(tái)主要涵蓋TopMetal驅(qū)動(dòng)板、ADC采樣板、FT2232H傳輸板。驅(qū)動(dòng)板實(shí)現(xiàn)TopMetal芯片內(nèi)部所需的高穩(wěn)定度偏置電壓、高速像素

3、掃描時(shí)鐘。采樣板完成低噪聲的TopMetal輸出模擬信號(hào)調(diào)理以及8通道、12位ADC同步采樣并采用8路差分線實(shí)現(xiàn)3.8Gbps的數(shù)據(jù)傳輸。
　　2、固件邏輯設(shè)計(jì):為達(dá)到靈活控制目的，將高速數(shù)據(jù)傳輸通路的固件邏輯與低速控制命令分開(kāi)設(shè)計(jì)。采用全局控制寄存器GCR（Global Control Register）位操作來(lái)控制數(shù)據(jù)傳輸通道的ADC、USB和DDR2等關(guān)鍵器件。高速數(shù)據(jù)傳輸通道固件邏輯主要包括多通道高速串并轉(zhuǎn)換、DDR2 S