束流監(jiān)測器多通道數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、硅像素傳感器由于具有體積小、位置分辨率高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢而成為核探測技術(shù)的重要研究領(lǐng)域，為此，我校硅探測技術(shù)實驗室研發(fā)了TopMetal像素傳感芯片，在此基礎(chǔ)上，承擔(dān)了可用于腫瘤治療中束流配送的束流監(jiān)測器的研發(fā)任務(wù)，并成功申報了國家自然科學(xué)基金項目。該束流監(jiān)測器由基于TopMetal的微型時間投影室(TPC)和與其配套的多通道數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)組成，后者即為本文研究內(nèi)容。
　　依據(jù)“以固代硬”、“以軟代固”、通用性好、便于維護的設(shè)計原

2、則，本數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)以高性能的FPGA為控制核心，控制多通道、12位高速ADC采集TopMetal各像素的探測信息，緩存至大容量的DDR2存儲器中，并經(jīng)USB最后傳送到PC機上存儲與分析。PC端的控制指令由RS232串口下發(fā)到FPGA中。
　　本文主要研究工作包括:
　　1、硬件平臺設(shè)計:該平臺主要涵蓋TopMetal驅(qū)動板、ADC采樣板、FT2232H傳輸板。驅(qū)動板實現(xiàn)TopMetal芯片內(nèi)部所需的高穩(wěn)定度偏置電壓、高速像素

3、掃描時鐘。采樣板完成低噪聲的TopMetal輸出模擬信號調(diào)理以及8通道、12位ADC同步采樣并采用8路差分線實現(xiàn)3.8Gbps的數(shù)據(jù)傳輸。
　　2、固件邏輯設(shè)計:為達到靈活控制目的，將高速數(shù)據(jù)傳輸通路的固件邏輯與低速控制命令分開設(shè)計。采用全局控制寄存器GCR（Global Control Register）位操作來控制數(shù)據(jù)傳輸通道的ADC、USB和DDR2等關(guān)鍵器件。高速數(shù)據(jù)傳輸通道固件邏輯主要包括多通道高速串并轉(zhuǎn)換、DDR2 S