为了获得对于粒子种类、结构和相互作用的知识，粒子物理实验要求可以快速获取对撞后各种粒子探测器的输出数据以进行深入分析。然而实验中会存在大量的本底事例，需要对各探测器前端电子学输出数据进行实时筛选以减小数据获取系统的压力，防止损失有效事例。这个功能通过触发判选系统来完成。本论文讨论的TOF(Time of Flight，飞行时间测量)子触发系统是BEPCⅡ(Beijing Electron Positron ColliderⅡ，北京正负电子对撞机Ⅱ)升级项目中BESⅢ(Beiiing SpectrometerⅢ，第三代北京谱仪)触发判选系统的一部分。它负责完成TOF探测器击中信息的触发判选，并把触发处理结果反映到总触发系统，同时也协助其它相关子触发电路的工作。与传统的触发判选系统设计相比，新的系统对数据处理强度和速度均提出了更高的要求，以满足对撞机对撞速度和流强的不断攀升。为了避免触发判选延时导致事例数据损失，传统的触发判选系统一般采用多级触发的形式，其中第一级触发判选必须在两次对撞之间完成。但是对撞周期越来越短且触发判选强度不断增强，传统的多级触发处理结构已经不能满足系统的速度要求，必须要寻求新的方法。同时，新的触发判选系统需要接收处理的数据越来越多，必须寻求新的数据处理方式以提高效率。高集成度的FPGA／CPLD器件可以满足这一要求。而且它的处理逻辑可以实时更改，增强了触发判选的灵活性。在BESⅢTOF子触发判选系统的具体设计中，还需要结合工程实际情况考虑触发判选逻辑的具体实现、各种数据的传输方式、在线数据获取总线的应用以及对TOF子触发系统的控制等等。所有具体实现都将围绕获得可重构、可靠性高、空间与费用开销少且无死时间的大型实时数据触发判选系统这一设计目标而展开。另外它还必须具有在线模拟与检测功能，以便功能验证和错误找寻。论文的章节和内容表达大体安排如下：第一章首先介绍了TOF子触发系统项目设计的背景，包括北京正负电子对撞机和北京谱仪的建立和发展。同时指出本论文的工作和设计的基本要求。第二章在简要介绍粒子物理实验中的探测器和触发判选系统的基础上，具体讲述了BESⅢ中TOF子触发系统的物理背景与设计目标。它需要为整个触发系统提供精确的时间信号、击中数、位置信息和是否背对背等信息，对事例进行选择，使事例率达到主触发能够承受的程度。第三章将从系统的高度上分析BESⅢ中TOF子触发系统的整体设计方案。主要包括在线数据获取系统的应用、可重构系统的实现、系统间高速数据实时传输方式的选择以及TOF子触发系统结构等方面的考虑。与传统的触发处理不同，BESⅢ的TOF触发处理将对前端电子学数据进行缓冲存储并采用流水线方法实现触发判选，不会带来死时间。第四章给出了BESⅢTOF子触发系统的具体电子学设计。TOF子触发系统设计为基于9U VME背板总线的高集成度系统，其逻辑控制和数据处理均通过FPGA实现。它由9U TOF触发模块和后插数据传输模块构成，只占用9U VME机箱的一个槽位。为了便于实时更改触发判选逻辑，9U TOF触发模块中设计有FPGA远程配置功能。第五章详细分析了TOF触发判选逻辑的实现流程。系统中各FPGA的逻辑均采用硬件描述语言VHDL进行具体设计，缩短了系统设计和调试周期。为了节省逻辑资源和提高数据处理效率，TOF击中信息的触发处理将采用组合电路和时序电路相结合的方法完成。第六章中首先给出了对BESⅢTOF子触发系统的在线模拟测试和验证，结果表明目前的设计方案可以正确完成不同情况下TOF击中信息的触发判选。在进一步和TOF前端电子学数据传输测试模块、总触发逻辑模块以及径迹配对系统数据接收测试模块的联调中，TOF子触发系统也分别验证了相应功能，满足了工程的各种需求。