基于ATCA的暗物质直接探测实验数据采集系统研究
发布时间：2020-12-17 22:16
粒子物理实验中,探测器信号的读出系统大都是基于总线系统建立起来的。对于物理实验,为了实现多通道复杂信号的采集,实现高速的数据获取和处理,总线是必不可少的。从CAMAC、FASTBUS到VME、PXI,各种总线系统都在粒子物理实验中有着广泛的应用。比如基于VME总线系统的北京谱仪读出电子学、基于PXI总线的兰州重离子加速器冷却储存环外靶实验读出电子学等。然而随着实验规模的进一步扩大和物理指标的提升,海量的数据传输将成为后端电子学和数据获取系统的瓶颈,传统的像VME、PXI等基于并行总线技术的电子学系统架构已经不能满足下一代实验的需求,因此未来实验发展的一大趋势就是需要采用新的总线平台来实现高带宽的数据传输以及数据的高速实时处理。而ATCA平台架构采用了新型的点对点交叉总线互连结构,不需要共享总线和中断仲裁,使得模块之间可以通过高速串行接口来实现数据的实时传输和并行处理,最大限度地减少了系统延时,可以大大提高系统的工作效率。目前ATCA架构已经在一些大型粒子物理实验中得到了成功应用,比如PANDA实验中用于事例筛选的高性能计算节点以及ATLAS实验触发系统中一级快速追踪系统（FTK sys...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
羊八井EAS实验数据采集系统构成阴
?４８?８２．５??ＢＥＳＩ１Ｉ的数据获取系统采用多层次的分级组装方案，如图１．４所示。???〇第一级触发判选??数据片?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??事例筛选??事例?计算机群??事例组装级?硬件平台??图１．４?ＢＥＳＩＵ的数据获取系统事例组装过程［１９］??第一级是在前端ＶＭＥ机箱中完成事例组装的，收到触发判选信号之后，??ＶＭＥ机箱中的控制器ＰｏｗｅｒＰＣ将电子学模块处理后的数据读出。读出方式充分??利用了?ＶＭＥ的总线带宽，采用的是ＣＢＬＴ?ＤＭＡ的读出方式。每个机箱的数据??读出是各自独立同时进行的。读出的数据组装成一个个数据段然后缓存在机箱的??存储器中。??第二级是通过以太网交换机将前面第一级ＶＭＥ读出机箱的数据汇总到一起??组成一个读出分支，然后存储到本地的计算机里面。??第三级是通过千兆以太网交换机来收集第二级所有读出分支的数据，然后进??行进一步的事例筛选，组装成为一个完整的有效事例存储下来。??１．１．３?ＣＰＣＩ?和?ＰＸＩ??（１）?ＣＰＣＩ?总线??ＣＰＣ丨总线是在１９９４年由国际工业计算机制造商协会（ＰＩＣＭＧ）提出的，??６??
，。，了?ＰＣ丨的金手指式互连方式，使用了?２ｍｍ密度的丨ＥＣ针孔连接器。??（２）?ＰＸＩ总线??ＰＸＩ是ＰＣＩ总线在仪器仪表领域的扩展，由ＮＩ公司在１９９７年开发推出，适??用于工业数据采集和自动化控制应用［２３］。ＰＸ丨的一个重要特点是它保持了与??ＣＰＣＩ产品的互操作性，ＰＸＩ机箱可以兼容标准的ＣＰＣＩ插卡。??ＰＸＩ总线在ＣＰＣＩ总线的基础上补充了定时机制与触发特性［２４］，专门为测??量与自动化系统服务，增加了系统时钟、触发总线、星型触发线、和局部总线。??ＰＸＩ系统为每一个插槽模块提供一个１０ＭＨｚ的系统参考时钟，可以用来同步各??个模块。ＰＸＩ标准的触发总线有８ｂｉｔ位宽，可以同步的将信号传给其他插槽，但??因为是共享总线，所以同步精度较低。ＰＸＩ机箱的２号槽为专门的星型触发器槽，??总线以点对点的方式连接到机箱其他１３个槽位，如图１．５所示，不同槽位的触??发信号ｓｋｅｗ小于Ｉｎｓ，这样就可以为其他模块提供同步精确的触发信号。而局??部总线采用菊花链形式，位宽１３ｂｉｔ，相邻的槽位通过局部总线相互连接，可以??在模块之间传输模拟信号或者高速ＴＴＬ信号，不会影响整个ＰＸＩ的带宽。??ＰＸＩ?Ｓｔａｒ?Ｔｒｉｇｇｅｒ??
本文编号：2922798
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
羊八井EAS实验数据采集系统构成阴
?４８?８２．５??ＢＥＳＩ１Ｉ的数据获取系统采用多层次的分级组装方案，如图１．４所示。???〇第一级触发判选??数据片?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??事例筛选??事例?计算机群??事例组装级?硬件平台??图１．４?ＢＥＳＩＵ的数据获取系统事例组装过程［１９］??第一级是在前端ＶＭＥ机箱中完成事例组装的，收到触发判选信号之后，??ＶＭＥ机箱中的控制器ＰｏｗｅｒＰＣ将电子学模块处理后的数据读出。读出方式充分??利用了?ＶＭＥ的总线带宽，采用的是ＣＢＬＴ?ＤＭＡ的读出方式。每个机箱的数据??读出是各自独立同时进行的。读出的数据组装成一个个数据段然后缓存在机箱的??存储器中。??第二级是通过以太网交换机将前面第一级ＶＭＥ读出机箱的数据汇总到一起??组成一个读出分支，然后存储到本地的计算机里面。??第三级是通过千兆以太网交换机来收集第二级所有读出分支的数据，然后进??行进一步的事例筛选，组装成为一个完整的有效事例存储下来。??１．１．３?ＣＰＣＩ?和?ＰＸＩ??（１）?ＣＰＣＩ?总线??ＣＰＣ丨总线是在１９９４年由国际工业计算机制造商协会（ＰＩＣＭＧ）提出的，??６??
，。，了?ＰＣ丨的金手指式互连方式，使用了?２ｍｍ密度的丨ＥＣ针孔连接器。??（２）?ＰＸＩ总线??ＰＸＩ是ＰＣＩ总线在仪器仪表领域的扩展，由ＮＩ公司在１９９７年开发推出，适??用于工业数据采集和自动化控制应用［２３］。ＰＸ丨的一个重要特点是它保持了与??ＣＰＣＩ产品的互操作性，ＰＸＩ机箱可以兼容标准的ＣＰＣＩ插卡。??ＰＸＩ总线在ＣＰＣＩ总线的基础上补充了定时机制与触发特性［２４］，专门为测??量与自动化系统服务，增加了系统时钟、触发总线、星型触发线、和局部总线。??ＰＸＩ系统为每一个插槽模块提供一个１０ＭＨｚ的系统参考时钟，可以用来同步各??个模块。ＰＸＩ标准的触发总线有８ｂｉｔ位宽，可以同步的将信号传给其他插槽，但??因为是共享总线，所以同步精度较低。ＰＸＩ机箱的２号槽为专门的星型触发器槽，??总线以点对点的方式连接到机箱其他１３个槽位，如图１．５所示，不同槽位的触??发信号ｓｋｅｗ小于Ｉｎｓ，这样就可以为其他模块提供同步精确的触发信号。而局??部总线采用菊花链形式，位宽１３ｂｉｔ，相邻的槽位通过局部总线相互连接，可以??在模块之间传输模拟信号或者高速ＴＴＬ信号，不会影响整个ＰＸＩ的带宽。??ＰＸＩ?Ｓｔａｒ?Ｔｒｉｇｇｅｒ??
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