STM32高端测控方案@损伤探测器

1万 · 2019-9-15 17:27

加速器中加速的是带电粒子束流，为了判断束流性能是否达到设计指标、对束流位置等进行调整控制以及测量束流运行过程中与其他物质作用造成的能量损失等，科研工作者需要借助束流测量或束流诊断技术来对束流进行监测、调控，以便诊断各种束流参数、改善机器运行「al。国内外加速器实验室都非常重视束流测量系统及其应用研究，并不断发展更先进的诊断加速器性能的方法和改善束流诊断系统以便更精确地测量加速器束流参数「al。束流测量主要参数有束流强度(Intensity)、束流位置(Position)、束流能量(Energy)和能散、束流横向(Transverse)尺寸和发射度(Emittance)、束流纵向(Longitudinal)特性、Lattice函数、束流不稳定性和束流损失等

1万 · 2019-9-15 17:28

1万 · 2019-9-15 17:28

1万 · 2019-9-15 17:30

当前国内外有关MicroTCA系统的生产供应商还是以国外为主。面向国内
市场的主流国外品牌供应商有Elma, NAT, VadaTech, nVent Schroff及与德国
S&T科技集团合并前的KONTRON公司等品牌产商。就MicroTCA系统背板机
箱而言，Elma和nVent Schroff是主要的背板生产供应商;主流的AMC模块供
应商有Desy, Struck, NAT和VadaTech等，其中S truck为ADC/DAC和数字
变频AMC模块主要供应商，主流的完整系统方案提供商有NAT和VadaTecho
这些公司在国内都有自己的代理商，有NAT的国内代理商方天长久，VadaTech
代理商北京汉通达科技有限公司，ELMA代理商艺玛电子科技有限公司，
SCHROFF的代理商滨特尔电子电气设备保护有限公司等。北京石竹科技也能
提供VadaTech公司的相关AMC模块。

1万 · 2019-9-15 17:31

国内对于MicroTCA系统和AMC模块发展方面还是和国外有很大差距。
深圳邦彦技术股份有限公司的国产化byTCA产品是基于MicroTCA和Advance-
dTCA规范自主研发的通信基础平台产品，如6U MicroTCA平台的MT6300F,
3U加固型嵌入式计算平台AT3000B，及基于龙芯2H处理器，主频600MHz
的MCH模块MT-MCH1361。随着MicroTCA以及AMC产品逐渐趋于成熟，
硬件差距越来越小，从多样性、可扩展性以及功耗控制等方面着手，能更有利
的适应市场的发展。

1万 · 2019-9-15 17:31

MicroTCA系统架构是一种用于构建具有极强稳定性的嵌入式灵活可扩展
性系统架构，由PICMG CPCI工业计算机制造协会)在ATCA基础上提出，于
2006年颁布，可认为是一款简化的继承了所有ATCA优点的ATCA系统架构，
MicroTCA无需载板，直接通过AMC板卡和背板通信，由MCH模块对系统进
行管理控制。MicroTCA平台采用AMC模块化可插拔方式构建系统，支持多种
高速传输协议和智能管理，AMC及其附属协议的定义，极大方便了模块化功能
的开发，嵌入式系统的稳定性也得到了保障「10][11][23]。本章首先对MicroTCA系
统标准规范进行介绍，然后对板卡方案进行相关解释说明。

1万 · 2019-9-15 17:32

MicroTCA系统作为一种优秀的嵌入式模块化开发架构，到目前为止，
MicroTCA系统己由最初的MTCA.O并在此基础上逐步改进发展到了高能物理
研究领域专用的MTCA.4系统，相比较于其他版本，MTCA.4版本在MTCA.O
基础上增加了RTM和触发信号，以满足高能物理领域的大量模拟信号量的接入
和触发要求。但是不管是哪个系列，系统的核心架构、规范标准是相同的，都
遵循MTCA.O系统基础规范标准。

1万 · 2019-9-15 17:32

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设计中STM32单片机用作板卡的模块管理控制器(MMC)实现对模块的
管理控制。MMC部分主要实现AMC.O协议中定义的板卡IPMI功能，实现对
板卡的热插拔、FRU信息传送等功能，并通过对板卡上温度传感器等芯片的数
据读取监控板卡的健康状态等。FPGA功能模块主要实现对光电转换数据的收
发封装处理，DDR2操作的数据存储，通过PCIE与MTCA背板进行数据交换
及与单片机的通信等功能。此外为进行单板系统功能的验证还设计了板上系统
供电模块及通过DART进行的单板系统在线测试功能。

1万 · 2019-9-15 17:37

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1万 · 2019-9-15 17:47

AMC模块中FPGA及DDR2芯片为BGA封装，设计中包含SV, 3.3V,
2._5V, 1.8V, 1.2V及0.9 V等多种电源，同时考虑DDR2, PCIE等的信号质
量，基本的EMC要求和器件的布局等因素，板卡的PCB设计必须采用多层设
计。设计中板卡共有6层，由于设计到的信号线不是特别多，故考虑直接在
TOP层和Bottom层走线，考虑电源地的平整性、屏蔽性及叠层的对称性等，从
TOP到Bottom层依次为TOP-GND-POWER-POWER-GND-Bottom o

1万 · 2019-9-15 17:47

在布线阶段:要着重考虑布线宽度、走向和间距。①在元件布局空间密度允
许的情况下导线宽度应适当加宽、两信号线间距在满足基本规定的情况下尽可
能大;②对于高速信号的差分信号和模块同性质组内信号(如DDR的数据线和
地址线)等长尽量控制在规定的误差范围内，模块的同性质组内信号应保持等
间距;③为避免不同叠层间信号线的相关干扰，层与层之间信号走线最大限度
的保持正交走线而避免平行走线;④一定要避免90“走线。