[发明专利]基于SOPC技术的Galatea型等离子体磁约束装置时序控制系统

权利要求书

1.一种基于SOPC技术的Galatea型等离子体磁约束装置时序控制系统，其特征在于包括包括工控机总控及时序参数设置单元、中央时序控制单元、光电转换单元、Galatea光纤控制网以及本地时序控制单元，

所述的工控机总控及时序参数设置单元与中央时序控制单元通过Galatea光纤控制网中的以太网实现双向的数据通信，并通过Galatea光纤控制网中的光纤网实现对整个系统的启动停止控制，所述的中央时序控制单元负责输出延时触发和同步时钟信号，所述的本地时序控制单元用于接收Galatea光纤控制网中的光纤网络分配的同步时钟和延时触发信号，控制相应Galatea等离子体磁约束装置的子系统的工作，所述的Galatea光纤控制网用于连接中央时序控制单元和本地时序控制单元，用于延时触发和同步时钟信号的传输，所述的中央时序控制单元通过光电转换单元向本地时序控制单元输出同步时钟信号和延时触发信号，所述的本地时序控制单元通过隔离驱动电路向Galatea等离子体磁约束装置中各个子系统输出触发信号。

2.根据权利要求1所述的时序控制系统，所述的工控机总控及时序参数设置单元，其中总控平台直接控制系统触发的输出，而时序参数设置平台通过以太网对中央时序控制模块上的时钟和触发输出通道进行参数设置和集中管理，时序参数设置平台采用按子系统、按节点或按放电时序的方法在每次放电前的准备阶段对各个分布式节点进行管理，可对各节点上的所有时钟通道的分频系数和触发通道的延迟参数进行设置。

3.根据权利要求1所述的时序控制系统，所述的中央时序控制单元是在FPGA上利用SOPC技术将嵌入式NIOS II软核与时钟分频和延时触发模块集成到一起，它们之间使用Avalon总线实现数据通信。

4.根据权利要求3所述的时序控制系统，通过嵌入式NIOS II软核中移植精简TCP/IP协议栈LWIP，实时地通过以太网与总控参数设置平台进行数据通信，接收并解析各种实验设置参数，并通过Avalon总线将生成时序控制逻辑和各个子系统的延时触发时间的参数传递给时钟分频和延时触发模块，从而产生时序控制，输出延时触发和同步时钟的输出信号，进而控制各个子系统工作时序。

5.根据权利要求1所述的时序控制系统，所述的本地时序控制单元是在FPGA上实现的，本单元由FPGA时序控制模块、延时触发驱动电路和同步时钟驱动电路组成，用于接收Galatea光纤控制网分配的同步时钟和延时触发信号，经过信号转换后通过隔离驱动电路控制相应的Galatea装置中的各个子系统的工作。

6.根据权利要求5所述的时序控制系统，本地控制节点可以产生8路触发延时信号和8路同步时钟驱动信号。

7.根据权利要求1所述的时序控制系统，所述的光电转换单元用于中央时序控制单元和各个本地时序控制单元之间的延时触发和同步时钟信号的光电转换。

8.根据权利要求1所述的时序控制系统，所述的Galatea光纤控制网，包括以太网和光纤控制网，其中以太网用于工控机总控及时序参数设置单元和中央时序控制单元之间的通信，光纤控制网用于中央时序控制单元和处于不同物理位置的本地时序控制单元之间的同步时钟和延时触信号的通信。

9.根据权利要求8所述的时序控制系统，为了保证传输延时的一致性，要求中央时序控制单元与本地时序控制单元之间的光纤长度是等长的，采用多路50/125μm多模光纤组成Galatea光纤控制网。

10.根据权利要求1所述的时序控制系统，中央时序控制单元对32MHz的系统时钟进行0-65535的任意整数分频，能输出多达16路的延时触发和同步时钟信号，可以对任意一路的系统触发信号进行输出延时，最大延时时间为4096s，延时分辨率为100ns。