基于fpga的多路定标器的研制

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1、南华大学硕士学位论文基于FPGA的多路定标器的研制姓名：黄顺申请学位级别：硕士专业：核技术及应用指导教师：赵修良20090501摘要采用VHDL(硬件描述语言)编程方法，以FPGA(现场可编程门阵列)芯片为核心，设计了一个16路的多路定标器。通过RS232接口实现多路定标器与Pc机之间通讯，在PC机上采用VisualC++编写用户界面，实现了系统的参数设置、测量控制及数据图像显示等功能。多路定标器有循环和非循环两种测量模式可供选择，在非循环测试模式下，各通道每隔设定时间周期测量一个数据，最多可测量64000个数据：在循环测量模式下，系统可长期测量，自动保存测

2、量数据。实验测试表明，该多路定标器计数速率在40MHz以上，计数容量为4X109、定时范围为I—i．6Xi07秒，各项功能达到了设计要求。论文分为5章，第1章介绍了本项目的研究意义及国内外研究现状。第2章介绍了下位机FPGA的程序设计。给出了串行接口接收模块、命令解释模块、命令执行模块、串口发送模块等的VHDL语言程序设计。还实现了16通道计数器的设计。第3章给出了硬件电路各单元模块、电路印制板的设计制作、贴片元件的焊接和测试过程。由于采用FPGA现场可编程门阵列芯片，把多位计数器、控制电路、通讯接口等诸多功能高度集成于一块FPGA芯片中，电路板非常小巧且易

3、于屏蔽和维护。第4章介绍了上位机VisualC++操作界面程序设计。通过菜单实现系统的测量参数、串口选择、测量模式及保存数据文件管理等操作。加载RS232串行接口控件，实现与FPGA之间的操作命令和数据传输。以图形方式直观地再现了16个通道的计数值随时间的变化情况。第5章介绍了多路定标器的测试过程。使用核辐射源和脉冲信号发生器两种信号源，对多路定标器与通用定标器在相同测试条件下对比测试。给出了多路定标器的各项主要技术性能指标。得出了该多路定标器的研制达到了设计要求的结论。关键词：多路定标器：FPGA；VHDL；VisualC++语言；RS232串行通讯接口D

4、evelopmentofamulti—·scalerbasedonFPGAAbstractAsixteen—channelscalerwasdesignedononepieceofFPGA(FieldProgrammableGateArray)byVHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)programming．一TheVC++userinterfaceimplementescommunicationbetweentheFPGAandPCbasedon’RS232bus，se

5、ttingparameters，displaying，一一一●●●●■-H'一一●datam鲫陷IDmCSandsoon．。1heSCa~LerO牡erstwomeasuringmethodascircularandacyclic．Intheacyclicmeasuringmode，itCanmostlymeasure64，000dataateachtime．Inthecircularmeasuringmode，itkeepsmeasuringwithinalongtimeandsavesdataautomatically．Inthissystem，coun

6、tingcapacityis4x109，一countratereachestO40MHz，andtimerrangeisfrom1to1．6x107S．Thetestshowsthatthesystemfunctionshaveachievedthedesignrequirements．Thethesisiscomposedoffivechapters：Chapter1introducestheresearchpurposeandthecurrentsateofthisdesignathomeandabroad．TheprogramdesignaboutFP

7、GAisdescribedinchapter2．SomemodulessuchasUARTuniversalasynchronous·receiverandtransmitter,interpretationandexecutionofcommandsaredetailedlyintroducedinVHDLlanguagecode．Italsofinishesthedesignofsixteen—channelcounter．Chapter3describesdesignofhardwarecircuitsandPCB(printedcircuitboar

8、ds)aswellasweldandtestingp