基于USB接口的TGC探测器信号道检测系统

论文摘要

LHC（Large Hadron Collider）是欧洲核子研究中心（CREN）在建的大型质子-质子对撞机,对撞能量为14TeV,建成后将成为世界上能量最高的对撞机。ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS）是将建在LHC其中一个对撞点上的大型强子多用途粒子探测器。TGC（Thin Gas Chamber）探测器用于ATLAS探测器的μ子触发探测器系统中,它是一种工作在饱和模式下的特殊多丝正比室,具有较高的时间分辨率和较好的空间分辨率,其时间分辨率优于25ns。 ATLAS共需要3968个TGC探测器。山东大学高能物理研究室承担了ATLAS μ子触发探测器系统中400个TGC探测器单元的研制和生产,每个单元有64个信号道。为了保障生产的TGC探测器的合格率,作为生产流程中的一个环节,在TGC双层单元合成后和在TGC封装之前要对其信号道（共计400*64=25600道）进行性能检测。 依据TGC探测器物理结构的电子学特性,采用了一种简便的测试方法,设计了一套快速的信号测试系统。鉴于USB（Universal Serial Bus）接口的快速性和安装方便等优点,采取了通过USB接口把数据上传给计算机,在计算机上显示测量结果,并给出TGC信号道的状态报告,实现自动检测64路TGC信号道。把USB接口技术与传统的数据采集技术相结合建立了一套基于USB接口的TGC探测器信号道检测系统。 文中介绍了USB接口技术的基本知识,阐明了TGC信号道检测系统的工作原理,详细的阐述了整套系统硬件部分（信号道选取、模拟信号处理和USB接口）的电路设计和软件部分（固件程序、设备驱动程序和用户界面程序）的实现。 整个系统的硬件部分在一块PCB（Printed Circuit Board）上实现,设计完好的的硬件部分满足NIM（Nuclear Instrument Modules）标准。软件部分中的固件程序不仅完成对USB外设的控制,而且依据USB协议还完成对采集数据的上传,以及解析来自主机的命令。驱动程序起到了底层硬件与用户界面程序之间的桥梁作用,采用WDM （Windows Driver Model）模型,以DDK(Driver

论文目录

• 符号表
• 摘要
• 第1章 绪论
• 第2章 USB接口技术
• 2.1 USB主机
• 2.1.1 客户软件
• 2.1.2 USB系统软件
• 2.1.3 USB总线接口
• 2.2 USB设备
• 2.3 通信流
• 2.4 数据传输
• 2.5 USB连接
• 第3章 系统硬件部分的实现
• 3.1 硬件总体结构
• 3.2 64 路选一路
• 3.3 信号放大
• 3.4 模数转换
• 3.5 USB接口芯片
• 3.5.1 AN2131Q芯片结构
• 3.5.2 EZ-USB的输入/输出
• 3.6 NIM
• 第4章 系统软件部分的实现
• 4.1 设备固件
• 4.2 设备驱动
• 4.3 用户界面
• 4.4 软件安装
• 第5章 系统测试
• 5.1 测试原理
• 5.2 测试结果
• 5.3 结束语
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情祝表