大型物理實(shí)驗(yàn)中的通用數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)的研究.pdf

1、隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子學(xué)方法的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAQ)在大型物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣，地位越來(lái)越重要，電子學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)也在配合工作中相互推動(dòng)和促進(jìn)對(duì)方的發(fā)展，同時(shí)大型物理實(shí)驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容的深入和規(guī)模的擴(kuò)大也對(duì)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)能力和系統(tǒng)運(yùn)行能力提出了更高的要求，包括系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)速度、系統(tǒng)的運(yùn)行性能以及系統(tǒng)的擴(kuò)展性能等。另一方面，雖然DAQ系統(tǒng)越來(lái)越多的被應(yīng)用，物理實(shí)驗(yàn)對(duì)DAQ系統(tǒng)的性能需求越來(lái)越高，但是目前對(duì)DAQ系統(tǒng)的研究還是起步和探

2、索階段，對(duì)DAQ系統(tǒng)的理論分析還基本處于空白階段。
　　 目前大型物理實(shí)驗(yàn)的DAQ系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能模塊劃分通常通過(guò)對(duì)已有系統(tǒng)的借鑒來(lái)完成；如果沒(méi)有已有類似系統(tǒng)的DAQ系統(tǒng)，DAQ系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者往往根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行直觀設(shè)計(jì)。這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法固然可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度，但是由于對(duì)系統(tǒng)研究的不夠以及對(duì)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)考慮的不足，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在整體性能優(yōu)化、兼容性、擴(kuò)展性也相對(duì)欠缺，在實(shí)驗(yàn)需求出現(xiàn)一些改變時(shí)，往往需要對(duì)DAQ系統(tǒng)的眾多模塊進(jìn)

3、行修改，這增加了系統(tǒng)研制周期也提高了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)費(fèi)用。
　　 在目前DAQ研究現(xiàn)狀下，如果能夠?qū)AQ系統(tǒng)進(jìn)行一些理論和整體的研究，將有利于指導(dǎo)DAQ系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)理論的研究也利于改進(jìn)系統(tǒng)的不足，減少系統(tǒng)不必要的冗余，進(jìn)而提高系統(tǒng)整體的性能；另外對(duì)DAQ系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些約定和規(guī)范也將提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊的兼容性，不論對(duì)于硬件或者軟件，不論是系統(tǒng)升級(jí)或者需求改變，原有系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)的功能模塊將有很大部分可以重用，這對(duì)DAQ系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有較大

4、意義。
　　 針對(duì)目前DAQ系統(tǒng)研究的不足，本文在對(duì)DAQ系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分解和分析的基礎(chǔ)上，提出一些DAQ系統(tǒng)的理論思想，包括系統(tǒng)的一些衡量指標(biāo)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以遵守的一些一般原則，簡(jiǎn)化總結(jié)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等，并根據(jù)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總結(jié)提出一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。為了使系統(tǒng)的模型具有較好的應(yīng)用性以及通用性和兼容性，本文也將給出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型實(shí)現(xiàn)中需要包含的功能以及系統(tǒng)工作需要遵從的流程和相應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)議。
　　 論文第一章介紹幾個(gè)

5、DAQ系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以及目前DAQ系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究中理論和系統(tǒng)部分研究不足的現(xiàn)狀，并提出本論文的研究目的和研究?jī)?nèi)容。
　　 第二章對(duì)DAQ系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，討論介紹了DAQ系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)子功能的結(jié)構(gòu)和功能，以及目前該功能的實(shí)現(xiàn)和一些設(shè)計(jì)原則。
　　 第三章對(duì)DAQ系統(tǒng)進(jìn)行一些初步的理論分析，對(duì)DAQ系統(tǒng)性能提出一些衡量標(biāo)準(zhǔn)，和一些通用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，之后根據(jù)DAQ系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流特點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模型構(gòu)建，并劃定

6、各個(gè)模型的功能結(jié)構(gòu)。
　　 第四章將在第三章提出的系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化模型的功能模塊實(shí)現(xiàn)，以及在此模型基礎(chǔ)上的系統(tǒng)工作時(shí)的若干需要遵守的約束和規(guī)定的設(shè)定，包括系統(tǒng)初始化流程、系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式、系統(tǒng)數(shù)據(jù)流路徑的劃分等。
　　 第五章主要討論通用DAQ系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后的測(cè)試方法，主要包括系統(tǒng)需要測(cè)試的內(nèi)容和相應(yīng)內(nèi)容的測(cè)試方法。
　　 第六章給出一個(gè)實(shí)際DAQ系統(tǒng)的要求和內(nèi)容，在此要求和內(nèi)容下，給出一個(gè)利用通用模塊