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引言
中国散裂中子源实验的简图如图1所示,其原理是把中子束打在被测样品(例如新药品或机翼材料)上,探测被反射的中子位置就能计算出样品的内部结构图像,其特点如下: A/D采集通道多,每个通道的数据带宽高,且需要把现场采集的数据传到远程服务器上。因此,要求数据传输模块既要成本低、微型化、具备网络功能,也要数据带宽高。
图1 中国散裂中子源实验简图
单片机或arm具有微型化、低成本的特点,但数据带宽和灵活性不满足本项目;工控计算机数据处理能力强,有网络接口,但是体积过大,成本高;传统高能物理实验采用的VME系统也因体积大、数据带宽有限而不适合用在中国散裂中子源实验上。
FPGA有很高的性能,而且内部还集成PowerPC处理器、千兆网MAC等硬核资源,这使得在一块FPGA上就能构建一个完整的片上系统,使整个系统体积可以做的很小。在FPGA片内PowerPC硬核上移植嵌入式linux操作系统,用软件来实现网络传输协议可以解决用FPGA硬件描述语言实现TCP/IP协议难度大的问题。FPGA的高性能、高可靠性和Linux的灵活性完美结合在一个片内,能较好地满足本项目的需求。
1 系统的总体构成及层次
本系统可以分为5个层次,如图2所示,
最低层为外围电路硬件层,每一层都是建立在其下一层之上。
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宁愿停歇在你门前的那棵树上,看着你,守护你。