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北京正负电子对撞机升级后的极高本底导致作为北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)径迹探测器主漂移室(MDC)的内室无法胜任后续工作,内室亟需升级。单片式有源硅像素探测器(MAPS)作为内室改进的首选方案,项目对其开展了预制研究工作。 本论文为解决MAPS预研实验中数据采集板与电脑的互联问题,设计了光纤到USB3.0数据转换板。转换板基于FPGA,并采用CYUSB3014实现USB3.0的接口控制。论文首先介绍了USB3.0接口的协议特点与传输模式,简单说明了数据转换板的系统方案及硬件部分的设计,之后对软件系统的设计做了重点介绍,包括USB接口芯片固件设计、FPGA固件设计以及上位机软件设计三个部分。USB接口芯片固件采用同步从设备FIFO传输模式,实现了超速传输模式下的块传输与控制传输,论文重点介绍了GPIFⅡ接口的状态机设计,分析固件初始化流程,配置设备描述符并建立自动DMA通道;FPGA固件采用Aurora协议实现光纤接口通信,并结合USB芯片的GPIFⅡ接口时序设计了USB接口状态机控制数据传输总线;上位机软件采用C++基于MFC进行开发,以多标签页对话框的形式实现人机交互,完成数据读写、存盘与波形显示等功能。 实验测试结果测试表明,数据转换板可实现300MB/s的稳定数据传输与波形显示,方便了数据采集系统与计算机的数据交互,并作为独立模块可用于其他项目中,具有很强的实用性。