基于PXIe總線高精度時間測量的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、時間是最基本的物理量，高精度時間測量在生物醫(yī)學(xué)成像、激光測距和高能物理實驗等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。PXIe總線作為PCIe總線在儀器領(lǐng)域的擴展，是一種新型工業(yè)技術(shù)總線，具有高帶寬、小型化、高模塊化儀器集成等特點，極大地提升了系統(tǒng)在工業(yè)技術(shù)應(yīng)用中的傳輸性能。
　　本論文首先詳細的討論了幾種流行的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)(TDC)方法，在此基礎(chǔ)上，為了滿足高能物理中各類需測量時間的科學(xué)實驗對時間測量系統(tǒng)的高精度、多通道及高傳輸性能需求，設(shè)計了

2、一種基于PXIe總線的多通道高精度TDC測量系統(tǒng)，主要研究工作如下:
　　(1)設(shè)計完成了產(chǎn)品級PXIe總線的高精度時間測量模塊。包括系統(tǒng)方案、32通道前端調(diào)理和高精度時間測量電路設(shè)計，工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　(2)設(shè)計實現(xiàn)了高精度時間測量系統(tǒng)FPGA控制邏輯。包括JTAG配置模塊、控制讀出模塊、緩存模塊等;搭建了以PXIe硬核為核心的片上子系統(tǒng)，實現(xiàn)了DMA、RAM、SDRAM讀寫以及HPTDC的JTAG配置和數(shù)據(jù)傳輸控

3、制。
　　(3)設(shè)計完成了Linux環(huán)境下高精度時間測量系統(tǒng)軟件。包括PXIe驅(qū)動程序、基于QT的用戶界面、功能配置、時間數(shù)據(jù)獲取以及離線校準等。
　　(4)測試了高精度時間測量系統(tǒng)的時間測量精度并對其進行了碼密度修正，使得32通道模式測量精度優(yōu)于90ps、8通道模式測量精度優(yōu)于22ps。測試了PXIe傳輸性能，其結(jié)果表明PXIe1.1 x1通道傳輸速率高達1.2Gbps。
　　本論文完成的高精度時間測量系統(tǒng)具有高密度