基于PXIe總線高精度時(shí)間測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、時(shí)間是最基本的物理量，高精度時(shí)間測(cè)量在生物醫(yī)學(xué)成像、激光測(cè)距和高能物理實(shí)驗(yàn)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(kuò)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(diǎn)，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(xì)的討論了幾種流行的時(shí)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(cè)量時(shí)間的科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的高精度、多通道及高傳輸性能需求，設(shè)計(jì)了

2、一種基于PXIe總線的多通道高精度TDC測(cè)量系統(tǒng)，主要研究工作如下:
　　(1)設(shè)計(jì)完成了產(chǎn)品級(jí)PXIe總線的高精度時(shí)間測(cè)量模塊。包括系統(tǒng)方案、32通道前端調(diào)理和高精度時(shí)間測(cè)量電路設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　(2)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高精度時(shí)間測(cè)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(shí)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(jì)完成了Linux環(huán)境下高精度時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)軟件。包括PXIe驅(qū)動(dòng)程序、基于QT的用戶界面、功能配置、時(shí)間數(shù)據(jù)獲取以及離線校準(zhǔn)等。
　　(4)測(cè)試了高精度時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間測(cè)量精度并對(duì)其進(jìn)行了碼密度修正，使得32通道模式測(cè)量精度優(yōu)于90ps、8通道模式測(cè)量精度優(yōu)于22ps。測(cè)試了PXIe傳輸性能，其結(jié)果表明PXIe1.1 x1通道傳輸速率高達(dá)1.2Gbps。
　　本論文完成的高精度時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)具有高密度