可重構(gòu)核儀器框架和應(yīng)用研究.pdf

1、儀器是人類認(rèn)識(shí)世界、探索世界的必要工具。儀器的發(fā)展經(jīng)歷了模擬式儀器、數(shù)字式儀器、智能化儀器和可重構(gòu)儀器等階段;核儀器作為科學(xué)儀器的一個(gè)分支，它的發(fā)展也同樣經(jīng)歷了這些階段?？芍貥?gòu)核儀器是核儀器最新的發(fā)展方向，它針對(duì)不同應(yīng)用分別使用專用測(cè)量核進(jìn)行重構(gòu)，在統(tǒng)一的硬件模板上實(shí)現(xiàn)專用的核儀器，在核與粒子領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和核技術(shù)應(yīng)用研究中有非常廣泛的應(yīng)用前景。國(guó)際上對(duì)可重構(gòu)核儀器的研究剛剛起步，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，基于可重構(gòu)技術(shù)的核儀器將可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)核儀器在

2、多種核測(cè)量應(yīng)用中使用，甚至取代傳統(tǒng)核儀器。
　　本工作從核電子學(xué)儀器的基本構(gòu)成進(jìn)行分析，提出一種核電子學(xué)儀器重構(gòu)的概念，并基于可重構(gòu)器件和數(shù)字脈沖處理提出了完整的可重構(gòu)核儀器框架，且實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可重構(gòu)核儀器。這套可重構(gòu)核儀器選擇可編程邏輯器件作為可重構(gòu)目標(biāo)器件，并針對(duì)核儀器功能，采用DPP處理算法設(shè)計(jì)多種可重構(gòu)IP核，配合前端模擬插件，利用包含MCU的通信控制芯片，實(shí)現(xiàn)基于同一個(gè)硬件模板上的可重構(gòu)核儀器。
　　本論文中詳細(xì)介紹

3、了核電子學(xué)儀器的重構(gòu)概念，提出了具體的性能指標(biāo)，并據(jù)此提出核儀器重構(gòu)的框架和層次，進(jìn)而根據(jù)提出的需求詳細(xì)描述了可重構(gòu)核儀器的硬件總體設(shè)計(jì)、前端模擬插件設(shè)計(jì)、核探測(cè)IP核設(shè)計(jì)、配套軟件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)等。論文工作中針對(duì)三個(gè)不同類型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了三個(gè)不同應(yīng)用的實(shí)例:“α粒子能量損失”“X射線吸收和特征譜測(cè)量”等大學(xué)核與粒子專業(yè)實(shí)驗(yàn)，非相干多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)頻率鎖定系統(tǒng)，和基于時(shí)間測(cè)量IP核的高精度時(shí)間脈沖發(fā)生器。通過(guò)不同的核測(cè)量應(yīng)用證明了可重構(gòu)核儀器

4、可以通過(guò)重構(gòu)滿足不同的測(cè)量任務(wù)，可重構(gòu)框架可以很好地應(yīng)用在核測(cè)量中。
　　本論文工作的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出了核儀器重構(gòu)的框架和方法?；贒PP技術(shù)，把可重構(gòu)技術(shù)引入核探測(cè)系統(tǒng)中，通過(guò)前端模擬插件和核探測(cè)IP核的硬件重構(gòu)，儀器驅(qū)動(dòng)軟件配置來(lái)構(gòu)成能夠滿足不同核探測(cè)需求的探測(cè)系統(tǒng)，并基于這種框架設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可重構(gòu)核儀器;
　　(2)在可重構(gòu)框架上設(shè)計(jì)了一整套測(cè)量IP核庫(kù)，包括基本功能庫(kù)、核測(cè)量專用核和系統(tǒng)通信核，在