VME测试系统在嵌入式Linux上的实现

介绍了基于VME总线的测试系统,该测试系统采用PowerPC作为VME机箱的读出插件、嵌入式Linux为操作系统,实现电子学小系统测试的相关功能.首先介绍了系统相关硬件和软件框架及本系统的关键技术和各项功能模块的实现,最后介绍了图形用户界面.该系统可以用于基于VME总线的系统测试以及初步的系统控制.     

Linux系统下基于Qt的数据获取系统GUI的设计与实现

介绍了中国散裂中子源项目高通粉末衍射仪样机系统中数据获取软件的设计和实现方法,重点阐述了Linux系统下基于Qx的数据获取图形用户界面的开发方法.首先对下位机前端读出软件作简要说明,然后详述了上位机GUI程序的基本设计思想和实现方法.实验结果证明该数据获取系统软件运行稳定、可靠.     

高能物理实验中CAEN系列高压系统自动控制方案

针对高能物理实验中常用的CAEN系列高压系统SY1527、SY127／227,基于TCP／IP网络通讯技术、CAMAC总线技术、PCI总线技术和RS232串口总线通讯技术,实现并开发了适用于Linux／Win32系统不同版本的自动控制软件。用户可以依次编译独立的程序,按照设定自动开启,升降高压,并可实时监测高压系统的运行状态;亦可将此自动控制软件集成于数据获取系统,实现控制与采集同步,极大提高实验效率。     

基于以太网的多协议温湿度采集系统研制

随着物联网的发展,国内外基于网络的温湿度采集系统并不少见,但很少有产品能适合高能物理领域的采集点多、通信距离远、传感器种类多、分布式采集的应用。在北京谱仪BESRI温湿度采集系统成功经验的基础上,重新开发了以单片机最小系统为基础的温湿度采集系统。该采集系统可连接的传感器有DS18B20、SHT75、0-5V电压输入信号,与计算机采用TCP/IP协议的通讯方式。同时,还开发了Windows系统和Linux系统下的驱动和配套监测软件。该系统使用简单,配置灵活,在高能物理实验的温湿度监测、工业监控、农业生产和畜牧业的环境监控、楼宇自动化等领域有很好的应用前景。     

嵌入式Linux系统在PowerPC上的实现

介绍了一个在PowerPC上建立嵌入式Linux操作系统的应用实例.该系统的主要目的是用于VME总线设备的测试,也可用于小型数据获取与控制系统.建立系统的过程中充分考虑到软件开发以及PowerPC的特点,为开发者提供两种可选的程序编译测试方法.介绍了几种典型嵌入式操作系统,比较商业嵌入式系统与主流Linux嵌入式系统的异同以及它们的优缺点;就如何根据特定目标板建立一个可裁减的嵌入式Linux操作系统做了详细的阐述;给出了一个可以成功运行的测试实例.     

基于APV25芯片的GEM探测器读出电子学系统的测试与改进

气体电子倍增器(GEM)是目前最具发展前景的位置灵敏气体探测器。其新一代读出电子学系统包括APV25前端卡、多用途数字转换器（MPD)、VME控制器及基于Linux的采集软件DAQ。本工作完成了读出系统的调试,获得了系统在40 MHz和20 MHz工作频率下的理想数据。在长时间测试中,系统运行稳定。通过对软件配置的优化和对硬件的改进,降低了噪声水平,提高了信噪比。     

基于wxWidgets的闪烁晶体阵列探测器数据获取软件设计

介绍了一种用于闪烁晶体阵列探测器读出电子学的数据获取与分析读出软件。软件基于wx Widgets平台开发,采用了模块化设计,上位机通过USB总线与电子学硬件部分通信。软件系统包括命令行接口模块、数据采集模块、参数测量模块、时间和幅度校准模块以及实时显示模块。将软件应用于闪烁晶体阵列探测器系统的调试与测试,结果表明:软件可方便地应用于其它探测器前端电子学的读出系统中,具有广泛的应用前景。     

BESIII在线软件中的分布式进程通信框架

新一代北京谱议(BESIII)数据获取系统(DAQ)是北京正负电子对撞机(BEPC)上的大型高能物理探测器的关键组成部分,分布式环境下软件的进程通信是设计和实现的关键技术之一.介绍了数据获取系统中所使用的一种分布式进程通信(IPC,Inter Process Communication)框架,该框架基于CORBA系统进行开发.着重描述了该框架在数据获取系统在线软件中的设计、实现及应用.     

C-ADS注入器Ⅰ超导腔失效补偿模拟研究

可靠性问题是中国加速器驱动核废料嬗变系统(C-ADS)超导强流质子加速器研究的重点和难点之一。本文针对C-ADS直线加速器注入器Ⅰ的超导腔失效问题,基于PLC嵌入式Linux系统和实验物理与工业控制系统(EPICS)进行超导腔失效补偿仿真研究。本研究完成了嵌入式系统开发和数据快速查找,验证了超导腔失效补偿方法的可行性,为下一步实验研究奠定了基础。     

ATLAS在线软件到PowerPC-VxWorks 系统的移植

在线数据获取系统是BESⅢ的关键组成部分之一,其中的运行控制系统是设计和实现的难点之一。BESⅡ运行控制系统以欧洲核子中心ATLAS实验的在线软件作为基础来构建,而BESⅢ前端读出机箱上采用PowerPC—VxWorks系统,因此需要将该软件移植到PowerPC—VxWorks系统。描述了通过配置交叉编译器和应用CMT工具来进行移植,以及解决由于编译器和操作系统差异带来的一系列问题的各种方法。移植后的软件可以正确运行,并与在Linux系统上运行的ATLAS在线软件连接成一个完整的运行控制系统。     

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.     

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。     

光敏丝室探测器PET的数据快速读出系统

本文介绍为光敏丝室探测器ＰＥＴ而设计的数据快速读出ＶＭＥ插件的结构和原理,我们成功地应用了多级缓冲技术,多段流水线作业以及数字信号处理技术。ＰＲＯ读取一个正电子漂灭事例数据仅用５４０ｎｓ,ＰＲＯ的平均数据处理能力达２００ｋ－ｅｖｅｎｔｓ／ｓ。     

CSNSRCS环BPM读出电路的研究

未来的中国散裂中子源(CSNS)快循环质子同步加速器(RCS)需要束流位置探测器(BPM)来计算和记录位置信息.文章介绍了BPM读出电子学功能样机的实现,其中包括系统总体结构,模拟前端(AFE)和数字前端(DFE)的设计,以及FPGA中的固件开发.不断变化的RCS束流参数使得系统中的模拟部分尤为重要且设计难度大,并且需...     

CSNS小角散射谱仪数据获取软件设计

为满足中国散裂中子源小角散射谱仪数据获取的需求,本文在Linux系统下采用C++及Qt、MySQL等开源技术研制了小角散射谱仪的数据获取系统软件。该软件实现了电子学配置、运行控制、数据网络读出、在线数据处理和存储、运行状态监测和错误报警等数据获取软件基本功能,以及用户操作界面、在线数据库和电荷通道波形重建等附加功能。本文介绍该软件的设计与实现,包括硬件架构与软件部署,并给出了性能及稳定性的测试结果。     

大亚湾中微子实验波形数据获取软件设计

介绍了大亚湾中微子实验波形数据读出和数据压缩算法的数据获取软件设计。该软件是以大亚湾中微子实验数据获取系统为基础,在不影响现有电子学系统正常取数的前提下,针对一号实验厅新增的一套前端电子学系统实现波形数据的网络读出、检查、组装、压缩和存盘等功能的软件系统。文中详细说明了波形数据的读出流程以及不同数据压缩方法的实现,并给出了软件的长期稳定性测试结果。     

热释光测量系统的质量控制及剂量刻度

热释不剂量计在读出器上的测量读数是一个相对值,要把仪器测读数值换算成剂量值,须对剂量计进行刻度。本文主要介绍热释光测量系统的质量控制以及剂量计的刻度方法,量值传递等有关标准规定。     

Performance of an ASD-8 based wire chamber readout system

For the medium-energy proton polarimeter mounted at the focal-plane of the Big-Bite Spectrometer at Kernfysisch Versneller Instituut Groningen, a new wire-chamber readout has been developed. The charge-sensitive preamplifier is based on the ASD-8 B chip which has an input impedance of 115 Ω. This low impedance and the short integration time of 6 ns at a usable sensitivity of 5 fC allow high readout rates and low gas amplifications. This front-end circuit is mounted on all four multi-wire proportional chambers and on two vertical-drift chambers with 3872 wires in total. Measurements have been made using sources and intermediate energy protons. Special attention was given to determine the time-over-threshold properties of the circuit. The time-over-threshold capabilities of the readout system extend future applications to particle discrimination, or, in connection with other detector types, to energy-resolving readout. The operational performance of the readout system is presented     

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。