本文主要研究内容
作者黄燕（2019）在《基于VMM前端电子学的高速数据读出固件设计》一文中研究指出：粒子探测器的发展极大地促进了人们对微观世界的了解。RD51项目合作组研发的SRS系统是一种可扩展的探测器读出系统,可以适用于不同的前端读出芯片。VMMASIC是在ATLAS实验中开发出的一款前端读出芯片,具有读出速率高、灵活性强等特点。为了适应更加复杂更高能量的粒子事件,RD51决定用VMM芯片升级SRS的前端电子学。由于前端读出的速率大幅提升,而现有的SRSFEC固件在数据处理上有诸多不足,无法处理迅速增加的数据量。本文以此为课题背景,对SRSFEC固件高速数据处理部分进行重设计,以期提高读出系统的传输率和实时性。本文首先对SRS系统的核心部件VMM芯片及的其它关键硬件作了简要介绍,阐述了其数据读出硬件传输链路。在此基础上对数据汇聚处理中心—FEC固件的整体架构以及其中各个模块进行了简要分析,指出了原有固件程序在数据处理与传输结构上不能匹配VMM高数据读出要求的问题。由此提出本文的设计目标与方案,完成了基于VMM前端电子学高速数据读出的固件设计。主要研究工作如下:(1)设计了新的数据帧格式,将数据存储效率和数据传输效率从59%提高到79%。原系统中,输入的38-bit有效hit数据在存储时添加了26-bit’0’组成64-bit,数据存储效率仅为59%。加上每一帧以太网数据在添加时间和位置信息上的损失,数据传输效率进一步降低。本文设计10-bit字段用于装载时间和位置信息,与原38-bithit数据组成48-bit的新数据格式,有效提高了数据存储与传输效率。(2)提出了高速FIFO和DDR3两级缓存方案,解决了大数据量突发时的数据丢失问题。原系统中使用的缓冲区只能存储512个hit,当短时间内输入速率非常高时,缓冲区会迅速溢出,导致数据丢失。本文设计使用FIFO与DDR3形成两级缓冲,能将一段时间内持续输入的高速数据全部缓存到大容量DDR3中,避免了前端出现大量突发数据时的数据丢失问题。(3)提出并实现了提高数据传输实时性的解决方案。原系统在一个读出周期内针对每一路VMM数据先缓存,再将缓存后的整段数据装入一个以太网数据包发送。这种每通道512hits—次读出的方案大大降低了传输的实时性。本文设计方案将每通道1 hit的数据依次循环读出、组装满以太网数据包后发送,保证数据缓存和数据读出可以独立同时进行,有效提高了数据传输的实时性。(4)增设了有效事例触发判选读出功能,进一步提升了传输带宽的利用率。根据触发的到达时间和用户配置信息,计算分析有效事例条件并筛选事例数据。实际的物理实验中存在大量的无效事例,这样进一步提升了传输效率和传输带宽利用率。本文完成了新型SRS系统的固件升级,通过内部逻辑分析仪对时序进行分析,验证了上述功能固件逻辑的正确性。固件升级后的SRS系统进行了实验室测试和束流测试,测试结果表明,该系统能良好稳定运行,且实现了高效率、高实时性的传输。在触发模式下也能有效筛选事例。
Abstract
li zi tan ce qi de fa zhan ji da de cu jin le ren men dui wei guan shi jie de le jie 。RD51xiang mu ge zuo zu yan fa de SRSji tong shi yi chong ke kuo zhan de tan ce qi dou chu ji tong ,ke yi kuo yong yu bu tong de qian duan dou chu xin pian 。VMMASICshi zai ATLASshi yan zhong kai fa chu de yi kuan qian duan dou chu xin pian ,ju you dou chu su lv gao 、ling huo xing jiang deng te dian 。wei le kuo ying geng jia fu za geng gao neng liang de li zi shi jian ,RD51jue ding yong VMMxin pian sheng ji SRSde qian duan dian zi xue 。you yu qian duan dou chu de su lv da fu di sheng ,er xian you de SRSFECgu jian zai shu ju chu li shang you zhu duo bu zu ,mo fa chu li xun su zeng jia de shu ju liang 。ben wen yi ci wei ke ti bei jing ,dui SRSFECgu jian gao su shu ju chu li bu fen jin hang chong she ji ,yi ji di gao dou chu ji tong de chuan shu lv he shi shi xing 。ben wen shou xian dui SRSji tong de he xin bu jian VMMxin pian ji de ji ta guan jian ying jian zuo le jian yao jie shao ,chan shu le ji shu ju dou chu ying jian chuan shu lian lu 。zai ci ji chu shang dui shu ju hui ju chu li zhong xin —FECgu jian de zheng ti jia gou yi ji ji zhong ge ge mo kuai jin hang le jian yao fen xi ,zhi chu le yuan you gu jian cheng xu zai shu ju chu li yu chuan shu jie gou shang bu neng pi pei VMMgao shu ju dou chu yao qiu de wen ti 。you ci di chu ben wen de she ji mu biao yu fang an ,wan cheng le ji yu VMMqian duan dian zi xue gao su shu ju dou chu de gu jian she ji 。zhu yao yan jiu gong zuo ru xia :(1)she ji le xin de shu ju zhen ge shi ,jiang shu ju cun chu xiao lv he shu ju chuan shu xiao lv cong 59%di gao dao 79%。yuan ji tong zhong ,shu ru de 38-bityou xiao hitshu ju zai cun chu shi tian jia le 26-bit’0’zu cheng 64-bit,shu ju cun chu xiao lv jin wei 59%。jia shang mei yi zhen yi tai wang shu ju zai tian jia shi jian he wei zhi xin xi shang de sun shi ,shu ju chuan shu xiao lv jin yi bu jiang di 。ben wen she ji 10-bitzi duan yong yu zhuang zai shi jian he wei zhi xin xi ,yu yuan 38-bithitshu ju zu cheng 48-bitde xin shu ju ge shi ,you xiao di gao le shu ju cun chu yu chuan shu xiao lv 。(2)di chu le gao su FIFOhe DDR3liang ji huan cun fang an ,jie jue le da shu ju liang tu fa shi de shu ju diu shi wen ti 。yuan ji tong zhong shi yong de huan chong ou zhi neng cun chu 512ge hit,dang duan shi jian nei shu ru su lv fei chang gao shi ,huan chong ou hui xun su yi chu ,dao zhi shu ju diu shi 。ben wen she ji shi yong FIFOyu DDR3xing cheng liang ji huan chong ,neng jiang yi duan shi jian nei chi xu shu ru de gao su shu ju quan bu huan cun dao da rong liang DDR3zhong ,bi mian le qian duan chu xian da liang tu fa shu ju shi de shu ju diu shi wen ti 。(3)di chu bing shi xian le di gao shu ju chuan shu shi shi xing de jie jue fang an 。yuan ji tong zai yi ge dou chu zhou ji nei zhen dui mei yi lu VMMshu ju xian huan cun ,zai jiang huan cun hou de zheng duan shu ju zhuang ru yi ge yi tai wang shu ju bao fa song 。zhe chong mei tong dao 512hits—ci dou chu de fang an da da jiang di le chuan shu de shi shi xing 。ben wen she ji fang an jiang mei tong dao 1 hitde shu ju yi ci xun huan dou chu 、zu zhuang man yi tai wang shu ju bao hou fa song ,bao zheng shu ju huan cun he shu ju dou chu ke yi du li tong shi jin hang ,you xiao di gao le shu ju chuan shu de shi shi xing 。(4)zeng she le you xiao shi li chu fa pan shua dou chu gong neng ,jin yi bu di sheng le chuan shu dai kuan de li yong lv 。gen ju chu fa de dao da shi jian he yong hu pei zhi xin xi ,ji suan fen xi you xiao shi li tiao jian bing shai shua shi li shu ju 。shi ji de wu li shi yan zhong cun zai da liang de mo xiao shi li ,zhe yang jin yi bu di sheng le chuan shu xiao lv he chuan shu dai kuan li yong lv 。ben wen wan cheng le xin xing SRSji tong de gu jian sheng ji ,tong guo nei bu luo ji fen xi yi dui shi xu jin hang fen xi ,yan zheng le shang shu gong neng gu jian luo ji de zheng que xing 。gu jian sheng ji hou de SRSji tong jin hang le shi yan shi ce shi he shu liu ce shi ,ce shi jie guo biao ming ,gai ji tong neng liang hao wen ding yun hang ,ju shi xian le gao xiao lv 、gao shi shi xing de chuan shu 。zai chu fa mo shi xia ye neng you xiao shai shua shi li 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华中师范大学的黄燕，发表于刊物华中师范大学2019-09-29论文，是一篇关于高速数据读出论文,双缓存论文,触发判选论文,华中师范大学2019-09-29论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华中师范大学2019-09-29论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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