通用粉末衍射儀電子學系統(tǒng)控制電路的設計與實現(xiàn).pdf

1、中國散裂中子源(CSNS)是由高能質(zhì)子打靶產(chǎn)生脈沖式中子源的大型科學裝置。通用粉末衍射儀(GPPD)是CSNS首批建設的三臺譜儀之一，通過對物質(zhì)的磁和晶體兩方面的研究，滿足了物理、納米科學、化學、生物以及材料科學等領域的工業(yè)和研究要求。GPPD譜儀采用二維位置靈敏探測器(SSND)探測中子，閃爍體將光信號轉(zhuǎn)化成電信號并由光電倍增管放大輸出，經(jīng)電子學系統(tǒng)獲取到達探測器的中子飛行時間信息，并將信息送到后端的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，供用戶分析和使用。<

2、br>　　以CSNS的GPPD電子學系統(tǒng)為背景，通過專業(yè)學習和芯片調(diào)研，設計了一款基于Xilinx公司Spartan6系列型號為XC6SLX75T FPGA的電子學控制電路，并制作了6層PCB板，在ISE14.4環(huán)境下完成FPGA固件開發(fā)，主要實現(xiàn)了實時信號和用戶數(shù)據(jù)的傳輸。實時信號傳輸是基于Aurora協(xié)議光纖傳輸，采用8B/10B編解碼，以線速度2.5 Gbps速率、幀控形式傳輸實時信號，此方式傳輸省去了傳統(tǒng)電纜傳輸實時信號帶來的大

3、量電纜鋪設問題;用戶數(shù)據(jù)是基于TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議傳輸，通過TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C上，供用戶分析查看，此傳輸方式將原本屬于主機CPU有的工作轉(zhuǎn)移到控制電路上完成，減輕了CPU負擔，加速了網(wǎng)絡處理能力。
　　基于控制電路板，針對實時信號光纖傳輸做了傳輸延時和抖動測試，針對TCP/IP網(wǎng)絡傳輸做了驗證。測試結果表明:Aurora協(xié)議光纖傳輸實時信號最大傳輸延時不超過600 ns，最大傳輸抖動不超過4 ns，滿足系統(tǒng)最大傳輸延