POLAR前端電子學(xué)的研制開(kāi)題報(bào)告

POLAR前端電子學(xué)的研制開(kāi)題報(bào)告一、選題背景和意義POLAR前端電子學(xué)是中國(guó)科學(xué)院高能所POLAR探測(cè)器的核心部分之一，是為了滿足對(duì)探測(cè)器前端數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集和處理的要求而研制的，承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號(hào)處理和實(shí)時(shí)控制等多種功能。因此，POLAR前端電子學(xué)的研制是POLAR任務(wù)順利完成的關(guān)鍵所在。隨著POLAR項(xiàng)目在國(guó)際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的引起廣泛關(guān)注，POLAR前端電子學(xué)研制的重要性也日益凸顯。北京大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)相繼參與了POLAR前端電子學(xué)的研制，未來(lái)還將與國(guó)內(nèi)外眾多科研單位共同開(kāi)展研究，以保證POLAR前端電子學(xué)的高質(zhì)量、高性能和高可靠性。因此，進(jìn)行POLAR前端電子學(xué)的研制具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。二、研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)本研究的主要內(nèi)容是基于FPGA開(kāi)發(fā)POLAR前端電子學(xué)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，包括以下主要研究任務(wù)：（1）研究POLAR的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，探索高速數(shù)據(jù)采集信號(hào)的實(shí)時(shí)獲取和存儲(chǔ)方法，充分考慮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可靠性。（2）研究POLAR的數(shù)字信號(hào)處理方法，對(duì)高速數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和濾波，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。（3）完成針對(duì)POLAR前端電子學(xué)的實(shí)時(shí)控制器系統(tǒng)，即控制數(shù)據(jù)采集器和數(shù)字信號(hào)處理器之間的通信和控制。（4）對(duì)POLAR前端電子學(xué)的研制進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，檢驗(yàn)其性能和可靠性，對(duì)研制過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。本研究的目標(biāo)是成功研制出具有高速、高可靠性和高性能的POLAR前端電子學(xué)，為POLAR探測(cè)器提供優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制的支持。三、研究方法和技術(shù)路線本研究主要采用以下方法和技術(shù)路線：（1）采用了FPGA（FieldProgrammableGateArray）技術(shù)，開(kāi)發(fā)出高性能和高可靠性的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。（2）利用VHDL（VHSICHardwareDescriptionLanguage）語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)字電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速、低延遲和低功耗等性能要求。（3）采用IP核和自主開(kāi)發(fā)的方法，快速實(shí)現(xiàn)POLAR前端電子學(xué)的數(shù)字電路系統(tǒng)。（4）利用軟件仿真和硬件驗(yàn)證相結(jié)合的方法，對(duì)POLAR前端電子學(xué)進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，檢驗(yàn)其性能和可靠性。（5）參考國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，特別是POLAR領(lǐng)域的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，不斷提高POLAR前端電子學(xué)系統(tǒng)的性能和可靠性。四、預(yù)期成果和創(chuàng)新點(diǎn)本研究的預(yù)期成果包括：（1）成功研制出高性能、高可靠性的POLAR前端電子學(xué)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號(hào)處理和實(shí)時(shí)控制器等。（2）力爭(zhēng)將系統(tǒng)的采集速度和處理能力做到最優(yōu)化，保證數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，為POLAR探測(cè)器的數(shù)據(jù)處理和控制提供支持。（3）從技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)角度，總結(jié)出POLAR前端電子學(xué)研制的方法和思路，為今后同類項(xiàng)目提供參考和借鑒。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：（1）采用FPGA技術(shù)，具有高性能、可重構(gòu)性和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，能夠滿足POLAR前端電子學(xué)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性、高速數(shù)據(jù)傳輸和復(fù)雜算法處理等要求，并且具有較低的功耗和成本。（2）結(jié)合POLAR探測(cè)器的具體需求，針對(duì)POLAR前端電子學(xué)開(kāi)發(fā)一系列數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號(hào)處理和實(shí)時(shí)控制的設(shè)計(jì)