Speaker
玉中 冯
(中国科学院高能物理研究所)
Description
宇宙线缪子成像技术凭借其强穿透力和对高原子序数（Z）物质的散射敏感性，在反应堆堆芯监测、核材料无损检测、地质勘探等领域展现出独特的应用潜力。随着缪子成像系统向大规模探测器阵列方向发展，电子学通道数急剧增加，对前端电子学的实时数据处理能力提出了严峻挑战。传统实现方案中，系统多依赖多块前端电子学板卡的简单拼接来扩充通道。这种分立架构在通道数攀升时（如超过128通道），板卡间的接口开销与独立数据流将迅速引爆传输带宽和存储压力，使拼接方式本身即成为限制集成度与实时性的核心瓶颈。
本文提出了一种基于单片FPGA的128通道电子学数据获取系统，统一管理4片32通道ADC同步采样，通过高速串并转换还原为128路严格对齐的数字波形。系统实现四项核心功能：（1）128路ADC信号的串并转换与位宽对齐；（2）寻峰触发与波形延迟协同进行有效信号的能量提取；（3）以32通道探测器层为单元的群组同步积分，层内任一路触发即同步启动全层采集；（4）128:1 FIFO仲裁逻辑，顺序读取各层积分结果并嵌入全局时间戳与通道编号，以紧凑数据包通过千兆以太网上传。该方法在FPGA底层直接完成"电荷量+时间戳"的信息提取，替代传统ADC全波形传输模式，单次事件数据量从数千字节压缩至约8字节，从根本上解决了多通道的数据传输与存储瓶颈。基于该方法已研制128通道电子学原型板卡。
Primary author
玉中 冯
(中国科学院高能物理研究所)
