大型物理實驗中的通用數(shù)據獲取平臺的研究.pdf

1、隨著電子科學技術的發(fā)展，電子學方法的數(shù)據獲取系統(tǒng)(DAQ)在大型物理實驗中的應用越來越廣，地位越來越重要，電子學和物理實驗也在配合工作中相互推動和促進對方的發(fā)展，同時大型物理實驗的研究內容的深入和規(guī)模的擴大也對數(shù)據獲取系統(tǒng)的開發(fā)能力和系統(tǒng)運行能力提出了更高的要求，包括系統(tǒng)的開發(fā)速度、系統(tǒng)的運行性能以及系統(tǒng)的擴展性能等。另一方面，雖然DAQ系統(tǒng)越來越多的被應用，物理實驗對DAQ系統(tǒng)的性能需求越來越高，但是目前對DAQ系統(tǒng)的研究還是起步和探

2、索階段，對DAQ系統(tǒng)的理論分析還基本處于空白階段。
　　 目前大型物理實驗的DAQ系統(tǒng)的結構設計和功能模塊劃分通常通過對已有系統(tǒng)的借鑒來完成；如果沒有已有類似系統(tǒng)的DAQ系統(tǒng)，DAQ系統(tǒng)的設計者往往根據系統(tǒng)需求進行直觀設計。這樣的系統(tǒng)設計方法固然可以簡化系統(tǒng)設計難度，但是由于對系統(tǒng)研究的不夠以及對系統(tǒng)整體結構考慮的不足，設計的系統(tǒng)在整體性能優(yōu)化、兼容性、擴展性也相對欠缺，在實驗需求出現(xiàn)一些改變時，往往需要對DAQ系統(tǒng)的眾多模塊進

3、行修改，這增加了系統(tǒng)研制周期也提高了系統(tǒng)開發(fā)費用。
　　 在目前DAQ研究現(xiàn)狀下，如果能夠對DAQ系統(tǒng)進行一些理論和整體的研究，將有利于指導DAQ系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)理論的研究也利于改進系統(tǒng)的不足，減少系統(tǒng)不必要的冗余，進而提高系統(tǒng)整體的性能；另外對DAQ系統(tǒng)設計中的一些約定和規(guī)范也將提高系統(tǒng)結構模塊的兼容性，不論對于硬件或者軟件，不論是系統(tǒng)升級或者需求改變，原有系統(tǒng)已實現(xiàn)的功能模塊將有很大部分可以重用，這對DAQ系統(tǒng)的設計也有較大

4、意義。
　　 針對目前DAQ系統(tǒng)研究的不足，本文在對DAQ系統(tǒng)的結構和功能進行分解和分析的基礎上，提出一些DAQ系統(tǒng)的理論思想，包括系統(tǒng)的一些衡量指標，系統(tǒng)設計中可以遵守的一些一般原則，簡化總結的系統(tǒng)結構等，并根據對系統(tǒng)結構的總結提出一個系統(tǒng)的結構模型。為了使系統(tǒng)的模型具有較好的應用性以及通用性和兼容性，本文也將給出系統(tǒng)結構模型實現(xiàn)中需要包含的功能以及系統(tǒng)工作需要遵從的流程和相應數(shù)據的傳輸協(xié)議。
　　 論文第一章介紹幾個

5、DAQ系統(tǒng)的結構，以及目前DAQ系統(tǒng)的設計和研究中理論和系統(tǒng)部分研究不足的現(xiàn)狀，并提出本論文的研究目的和研究內容。
　　 第二章對DAQ系統(tǒng)的結構進行分解，討論介紹了DAQ系統(tǒng)內各個子功能的結構和功能，以及目前該功能的實現(xiàn)和一些設計原則。
　　 第三章對DAQ系統(tǒng)進行一些初步的理論分析，對DAQ系統(tǒng)性能提出一些衡量標準，和一些通用的系統(tǒng)設計方法，之后根據DAQ系統(tǒng)的拓撲結構特點和系統(tǒng)的數(shù)據流特點對系統(tǒng)進行模型構建，并劃定

6、各個模型的功能結構。
　　 第四章將在第三章提出的系統(tǒng)模型基礎上，進一步細化模型的功能模塊實現(xiàn)，以及在此模型基礎上的系統(tǒng)工作時的若干需要遵守的約束和規(guī)定的設定，包括系統(tǒng)初始化流程、系統(tǒng)數(shù)據傳輸方式、系統(tǒng)數(shù)據流路徑的劃分等。
　　 第五章主要討論通用DAQ系統(tǒng)設計實現(xiàn)后的測試方法，主要包括系統(tǒng)需要測試的內容和相應內容的測試方法。
　　 第六章給出一個實際DAQ系統(tǒng)的要求和內容，在此要求和內容下，給出一個利用通用模塊