用于CBM-TOF超级模块探测器质量控制的分布式数据读出方法

高压缩重子物质(Compressed Baryonic Matter,CBM)实验装置飞行时间谱仪利用由多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)探测器构建的超级模块实现高密度、高精度的粒子飞行时间测量,该超级模块可支持高达320通道的高精度时间测量能力,数据率高达6 Gbit·s~(-1)。为实现超级模块探测器的性能评估,提出一种基于千兆以太网的分布式数据读出方法,利用片上系统技术实现读出节点的千兆网络传输能力。测试结果表明,针对单条数据传输路径,原型读出模块在全链路情况下,能实现约467 Mbit·s-1的综合数据传输速率。读出方案中事例组装、命令发送、状态显示等功能均运行正常。     

大亚湾RPC探测器电子学读出传输板设计

主要介绍了大亚湾反应堆中微子振荡实验RPC电子学系统中读出传输板的设计.文章内容包括板子的硬件设计,FPGA的主要逻辑设计以及工程原理样机的建立.目前该读出传输板已经用于RPC电子学系统的测试.     

高能X射线成像装置数据采集与传输系统设计

为满足高能X射线成像装置对并行数据实时采集以及远距离传输的要求,开发了一套嵌入式并行数据采集与网络传输系统。该系统用FPGA实现多通道并行数据的实时采集,用ARM完成了数据的缓存以及基于TCP协议的以太网数据传输。此系统已成功应用于多台高能X射线成像装置中,运行稳定。     

一种高性能多通道海洋地震勘探数据读出系统的设计

介绍了一种用于海洋地震勘探的高性能、多通道数据读出系统,该系统基于先进的Compact PCI平台,由拖缆数据读出和预处理插件、系统同步插件以及数据汇聚传输插件组成,各模块之间通过高速背板总线进行数据交互,并通过千兆以太网将数据传输至数据获取系统。实验室测试和海上作业实验表明,本读出系统架构合理、配置灵活、工作可靠,能够完成高精度三维海洋地震勘探对读出系统的实时处理和传输的要求。     

GEM探测器读出电子学ADC采样系统设计

本文简要介绍了GEM探测器读出电子学ADC采样系统设计与测试。该系统包括模数变换模块、数据汇总模块和后端数据接收模块三部分。本文详细介绍了模数变换模块硬件电路设计、FPGA逻辑设计、光纤数据传输设计以及ADC采样芯片的测试方法。经过测试,该系统实现了8通道数据实时采集、传输、存储及显示功能。     

应用于脉冲辐射场测量的分布式无人值守测试系统

介绍了一种用于脉冲辐射场测量的分布式无人值守测试系统的开发。该测试系统采用分布式结构,通过LAN网络和光纤通讯设备进行互联。系统利用基于TCP/IP协议开发的网络程序实现了实验数据传输、备份与显示。采用服务器和工业PC计算机控制实验设备,利用VISA技术开发测试控制程序实现了对多种仪器设备的控制。通过用VNC技术实现了基于LAN的网络计算机状态监控和控制,并利用NTP技术实现了测试系统时钟同步。     

~(60)Co船只辐射成像嵌入式数据获取系统设计

介绍了~(60)Co辐射成像检查系统中嵌入式数据获取系统的设计,重点介绍了基于模块化驱动和网络传输的嵌入式数据获取系统的组成,采用分时复用方式简化了系统各部分接口设计。嵌入式系统作为数据采集系统的控制中心,通过以太网接收上位机的控制命令,产生采集控制时序,从前置放大器读取数据并缓存、传输至上位机。经过对系统性能的测试,验证了该嵌入式数据获取系统具有连接接口简洁、便于扩展、性能稳定可靠的特点。     

基于嵌入式系统的LHAASO WCDA中TCP/IP数据传输接口设计

针对大型高海拔空气簇射观测站水切伦科夫探测器阵列,开展了前端电子学数据传输接口设计。基于实验数据率大、数据可靠性要求高的特点,进行了千兆以太网下的TCP/IP数据传输模块的设计。本文主要介绍了基于FPGA嵌入式系统的TCP/IP数据传输技术在LHAASO WCDA中的应用研究。实验结果表明:此数据传输模块数据率可达237 Mbps,满足应用要求。同时,还对此模块进行了24小时的传输测试,数据传输率保持稳定。     

基于ARM的嵌入式Linux网络数据传输性能分析

大型高能物理实验数据采集系统普遍采用多级触发结构,各级间用网络将数据发送到更高级别的系统。以太网技术多作为触发数据传输的媒介。为提高系统传输效率,找到系统数据传输的优化方法,本文基于ARM平台,从数据流角度阐述了Linux2.4内核网络数据的接收过程,并结合测得的内核内部数据分析了网络性能变化的具体原因,给出优化系统性能的方向。     

基于FPGA的高速数据中心设计

在大规模数据采集系统中,数据中心承担将碎片化的采集数据进行高速可靠远距离传输的任务。现有的数据中心通常利用网卡,配合TCP/RUDP等软件协议实现该功能,但数据率和带宽利用率受报文长度制约。本文利用FPGA、千兆以太网和PCI-e接口,搭载基于硬件的可靠传输协议,配合上位机软件,设计了一种新型的数据中心。测试表明该数据中心带宽利用率可达99.9%,实现了报文长度无关的高速可靠数据传输。     

PandaX-nT暗物质探测实验读出电子学预研系统的研制

PandaX-nT升级对电子学系统提出了诸多新的挑战,如更多的通道数、高速高精度的波形数字化、灵活的触发算法和更高的数据带宽要求等。本文介绍一种为未来PandaX-nT暗物质直接探测升级实验预研的读出电子学系统。该电子学系统主要由前置放大电路模块、波形数字化模块（FDM）、数据获取模块（DAQ）和时钟分发模块等组成。FDM集成8路14 bit@ 1 GS/s ADC,具有较高集成度,可实现对探测器信号波形数字化,并通过光纤与DAQ通信。DAQ可汇总多块FDM数据,实现全数字化的触发算法,并通过基于TCP协议的千兆以太网与计算机通信,保证了数据传输的可靠与稳定。目前已完成了整个读出电子学系统设计,并对整个电子学系统进行了功能验证,以及与探测器进行了初步的联合测试。整个电子学系统具有较高的可扩展性,并能实现更复杂的触发算法,能满足下一代升级的需求。     

基于Qt框架的APV25数据采集系统研究

Qt框架是基于C++的跨平台可视化编程框架。本文采用APV25电子学前端卡、APVDS电子学数字化后端板和基于Qt框架的数据采集软件,开发了具有高通道数、高性能和高集成度的数据采集系统。该系统可跨平台使用并显示实时采样波形。数据采集系统最多可使用16块APV25前端卡、4个APVDS,通过千兆以太网经交换机与计算机连接。通过测试,该系统可在1 024通道下工作并实时显示采样波形,传输速率可达715 Mb/s,且测试中系统能以1.70 kHz的触发率在单次触发连续采样31个点模式下稳定工作。与原系统相比,显著提高了通道数量,简化了系统操作,提高了测量的效率与稳定性。采集系统未来可扩展通道数量为2 048,适用于大面积微结构气体探测器实验。     

A real-time data transmission method based on Linux for physical experimental readout systems

In a typical physical experimental instrument, such as a fusion or particle physical application, the readout system generally implements an interface between the data acquisition (DAQ) system and the front-end electronics (FEE). The key task of a readout system is to read, pack, and forward the data from the FEE to the back-end data concentration center in real time. To guarantee real-time performance, the VxWorks operating system (OS) is widely used in readout systems. However, VxWorks is not an open-source OS, which gives it has many disadvantages. With the development of multi-core processor and new scheduling algorithm, Linux OS exhibits performance in real-time applications similar to that of VxWorks. It has been successfully used even for some hard real-time systems. Discussions and evaluations of real-time Linux solutions for a possible replacement of VxWorks arise naturally. In this paper, a real-time transmission method based on Linux is introduced. To reduce the number of transfer cycles for large amounts of data, a large block of contiguous memory buffer for DMA transfer is allocated by modifying the Linux Kernel (version 2.6) source code slightly. To increase the throughput for network transmission, the user software is designed into formation of parallelism. To achieve high performance in real-time data transfer from hardware to software, mapping techniques must be used to avoid unnecessary data copying. A simplified readout system is implemented with 4 readout modules in a PXI crate. This system can support up to 48 MB/s data throughput from the front-end hardware to the back-end concentration center through a Gigabit Ethernet connection. There are no restrictions on the use of this method, hardware or software, which means that it can be easily migrated to other interrupt related applications.     

大面积GEM中子探测器高计数率读出电子学系统研制

研制并测试了GEM中子探测器的512通道高计数读出电子学系统,以满足中国散裂中子源高效率、高分辨、高通量二维位置灵敏中子探测器的需求。系统以Kintex-7 FPGA作为系统控制和数据分析的核心,使用8块AS20Board前端芯片对灵敏面积为200 mm×200 mm的探测器的两个维度的信号进行读出,读出通道为256×256。读出数据经FPGA分析后通过千兆以太网传输至计算机显示。计算机可通过千兆以太网发送配置指令对前端采样电路和FPGA算法进行配置。系统与探测器组装后在中子束流实验中测得系统最高瞬时计数率为（1.2±0.1）×106 s^-1,系统运行稳定,受噪声干扰小。     

工业CT双通道高速数据传输系统设计

基于千兆以太网和PCI - EXPRESS两种总线协议设计出了一套工业CT双通道数据传输系统.系统接收数据采集模块发送的数字电信号,分别通过千兆以太网和PCI - EXPRESS发送至外部网络或工控机中,两种协议之间也可以相互通讯,提高系统利用率.针对现有同类系统集成度不高的现状,设计方案采用SOPC技术中的IP硬核和...     

基于AFE0064和FPGA的千兆网X射线图像采集系统

X射线实时检测系统应用于多个行业。针对目前快递物流、输送带、集装箱、乘用车等检测中,对高性能X射线图像采集系统的需求,基于光电二极管阵列(含闪烁体)和高速电流输入模拟前端,采用高速串行ADC、千兆以太网控制器MAC、千兆以太网PHY,结合FPGA主控制器,设计了高速度、高性能、双能量线阵列X射线图像采集系统,像素尺寸为5.0、2.5、1.6、0.8、0.4 mm、50μm,采集速度最高可达6 m/s,经调试后样机可以正常运行,图像清晰,性能稳定,完全满足上述需求。     

GEM探测器高速数据采集系统设计

介绍了基于以太网的GEM探测器高速数据采集系统的设计。该系统将GEM探测器输出的电荷信号转换为数字信号并写入FPGA进行分析和处理,处理后的数据通过千兆以太网进行传输。主机电脑接收以太网传输的电荷信号的位置信息,绘制电荷信号的位置分布图。实验测试表明:该系统能检测到探测器输出的位置信息并绘制出X射线信号的位置分布图。     

LHCb试验数据采集系统中的4G以太网卡GBE

在LHCb试验中,有数以百万计的探测器通道,为了传输大量的试验数据,需要350块的4通道、全双工的千兆以太网卡GBE.介绍了GBE网卡的硬件设计原理、所实现的网络协议以及它的测试方法和实际的工作情况.     

Switchless event building farm for the belle data acquisitionsystem

We designed a switchless event building farm for the Belle experiment at the KEKB e⁺e^- collider, as a replacement of the existing event builder and the online farm systems. In the new system, PCs are directly interconnected with multiple point-to-point Fast and Gigabit Ethernet connections. The PCs build the detector data in two steps to perform distributed event processing. We set up a test system and confirmed the event building performance meets our new requirements using a realistic prototype software. The system is being installed as scheduled using the summer shutdown time in 2001