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Multidrop 连接模式下的 LVDS 信号质量测试 薛俊东，梁昊，陈一新，虞孝麒，周永钊 （中国科学技术大学近代物理系，合肥 230026） 摘要：在 BES3 µ 子鉴别器前端电子学系统中，数据传输采用 LVDS 信号标准。本文介绍了 对工作在 MultiDrop 方式下的 LVDS 信号传输质量的一种测试方法，并对测试结果进行了分 析。 关键词：LVDS，multidrop，伪随机数据，误码率 0 引言 北京谱仪第三代改造工程的µ 子鉴别器前端电子学数据读出系统（µ 子数据读出系统）， 主要由放置在 RPC 探测器附近的 625 块前端板 （FEC）和放置在距 RPC 探测器 30 米处的VME 读出插件组成。 µ 子鉴别器共有 10,000 个通道。为减少由 FEC 到 VME 读出插件的传输电缆数量，µ 子 数据读出系统将 10,000×1 位的数据组织成 40 个数据链。一个数据链由 16 块 FEC 板组成， 把 256 个通道的 256×1 位的并行数据，用菊花链的方式，转换成串行的数据，再由一条信 号电缆传送到远端的 VME 读出插件中；同时，VME 读出插件中的命令和检验用的伪随机数据， 也通过该电缆传送到数据链的 16 块 FEC 板中。 µ 子数据读出系统稳定性设计指标相当严格，要求在平均触发率为 4kHz 的条件下，8 小时内好事例丢失小于 2 个。同时，在所有的谱仪前端读出系统中，仅有µ 子数据读出系统 是采用数字信号输出至远端的 VME 读出插件中，而其它的前端读出系统都是模拟信号输出至 远端的 VME 插件中。因此，对µ 子数据读出系统的 30 米长线传输而言，既要能稳定地传输 信号，达到上述设计指标，又要使传输信号本身不对其它前端电子学读出系统产生干扰，同 时也要传输信号的发送和接收芯片的功耗足够小，以避免放置在RPC 探测器内部的 FEC 板因 功耗过大引起性能下降。 µ 子数据读出系统选用了 LVDS 信号规范传输数据。为了评估该规范的传输距离、传输 速率和传输的数据丢失率，我们进行了一系列的测试。 1 LVDS 概述 LVDS（Low Voltage Differential Signaling）是一种低摆幅的差分信号技术，其主要 技术特点参见表和图 1。 [1] 表 1 几种常见信号的参数对照表 1 图 1 各类信号数据传输率与传输距离的关系 由表 1、图 1 可知，LVDS 信号的主要特点为：①高数据传输率；②低噪声和低电磁干扰； ③传输距离较长；④功耗低。LVDS 的这些特点，可以满足µ 子数据读出系统传输信号电磁 干扰小、功耗小和传输距离长等技术要求，同时，LVDS 所具有的单终端匹配的 multidrop 连接模式，也可以满足µ 子数据读出系统总线式连接数据传送的要求。 我们选用了 TI 公司的 LVDS 芯片 SN65LVDS31（驱动）和SN65LVDS32（接收）来进行信 号传输误码率的测试。每个芯片均有 4 个通道，带宽均为 400Mbps。 2 测试原理 在测试原理上，我们利用 FPGA 芯片产生伪随机数字信号，经由 multidrop 连接模式的 LVDS 系统传输后，测量该传输的误码率，同