基于MicroTCA的EPICS控制系统研究

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1、国密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文2013年4月ByLEIBi-fengADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctor／MasterofComputerTechnologyInstituteofHighEnergyPhysicsChineseAcademyofSciencesAp

2、ril，2013声呱本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：』盎雌日期：趔堇』善卜—一关才学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院高能物理研究所“关于中国科学院高能物理所研究生论文及研究成果使用权的规定”(2001)高发研生字第315号文件，即：高能物理研究所拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包括：(1)己获学位的研究生必须按规定提交

3、学位论文，高能物理研究所可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；(2)为教学和科研目的，高能物理研究所可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供科研人员阅读，或在所内网站供科研人员浏览部分内容；(3)根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆等相关部门报送可以公开的学位论文。摘要随着加速器装置的日益庞大，加速器的结构越来越复杂，设备也越来越多，控制系统的规模越来越大。对控制系统的高可用性、高扩展性、高数据传输速率提出了更高的要求。传统的VME和CompactPCI系统在传输速度方面都有一定限制，新型的Mic

4、roTCA系统因其有高可用性、高扩展性、高数据传输速率、支持热插拔等优点，正在成为国外加速器控制领域的热点研究课题。因此，本课题所研究的MicroTCA系统和EPICS相关技术有着非常重要的应用价值，应用前景远大。本文首先调研了现代加速器控制系统及其发展趋势；其次，重点学习和研究MicroTCA平台和其相关技术及应用。然后，作者使用Hytec公司的AMC载板和ADC及DAC-IP卡在MicroTCA平台上开发了一个EPICS控制系统，主要工作包括MicroTCA硬件系统搭建、设备驱动和驱动支持开发、EPICSIOC开发、数据库记录支持开发，以及用于

5、相应功能测试的EPICS实时数据库系统。同时，作者还基于CSS开发了人机交互界面，能够完成系统启动与关闭、固件更新、运行参数设置、ADC／DAC通道实时操作与监控、PV数据浏览等功能。最后，对系统的可靠性、在Linux操作系统级和EPICS应用级的响应时间进行了测试。到目前为止，MicroTCA技术在国内已经被成功应用到了探测器领域，但并未在加速器控制应用领域进行应用研究。本文的工作尚属首次在国内加速器控制领域开展MicroTCA技术和EPICS的相关技术研究。由于MicroTCA技术本身优良的特性，例如高带宽、低延时、高智能化、较高的可维护性和可

6、用性等，使得MicroTCA平台完全可以在加速器控制系统中得到广泛的应用。因此，本课题所完成的工作对促进加速器控制系统的进一步发展具有实际的应用价值。关键词：EPICS，Linux，MicroTCA，加速器控制系统AbstractAstheacceleratorfacilityisgettinglarger，themorecomplextheacceleratorisgetting，themorethenumberoftheequipmentisgetting，thelargerthescaleofthecontrolsystemisgetting

7、，therequirementstothecontrolsystemisbecomingincreasinghighonhighavailabilityandhighscalabilityaswellashighdatatransferrate．However，thetraditionaltechnology，likeVMEandcPCIhassomelimitationonthedatatransferrate．SincenewtypemicroTCAhashighavailabilityandhighscalabilityaswellashig

8、hdatatransferratewithsupporttinghotplug，itisbecomingonehotres