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现场可编程门阵列FPGA因其资源丰富且可重配置的优点常常应用于实验环境中数据采集系统的设计。然而在粒子物理实验环境中,由于重粒子碰撞作用产生的电离辐射,工作其中的电路容易受到单粒子辐射作用产生错误。因此对于粒子实验数据读出电路,设计具有高效采样能力、高速传输能力以及抗辐射能力的前端采集系统是国际上的研究热点。为了设计前端采集系统,本文基于SRAM型FPGA设计前端采集系统的信号采集和光纤传输的功能,基于Flash型FPGA设计外部刷新电路对SRAM型FPGA中出错电路进行抗辐射刷新,实现了一种混合式的、兼容性能与可靠性的通用前端数据采集系统。为了使前端采集系统具备较高速率的采集和传输能力,本文首先使用AD9656芯片实现模拟数据采集功能,通过配置相关寄存器驱动芯片实时采样粒子实验中的模拟信号,并在转换为数字信号后对数据编码发送到FPGA中。其次使用SRAM型FPGA实现数据处理传输功能,在设计中例化JESD204B软核解码ADC数据,经过FIFO缓冲后,最终通过GBTx纠错协议编码的4.8Gbps速率的光纤链路进行输出。回环测试结果表明,本文设计的采集与传输电路可以实现高效采集和高速光纤传输的功能,系统延时为250ns,可以满足多数粒子物理实验读取速率要求。由于SRAM型FPGA容易受到单粒子辐射的影响,本文结合动态部分重配置刷新和三模冗余加固两种手段,基于Flash型FPGA设计抗辐射刷新电路进行保护。为了保证刷新电路自身的可靠性,本文在设计刷新电路前,首先借助束流实验对Flash型FPGA的抗辐射能力进行验证,证明该FPGA在束线能量不高于10Me V的辐射条件下可以正常工作。然后划分系统功能模块进行三模冗余设计,刷新电路可以检测三模表决器的结果,使用部分比特流文件对目标区块电路进行配置。这种刷新方式不仅可以修复错误,还可以在线修改系统功能设计,提高系统的通用性。测试结果表明,采用本文设计的刷新方法,有效减少了刷新面积,在刷新速度上比传统方式有了很大的提高。