Zintegrowany odbiornik cyfrowy spektrometru EPR

W pracy przedstawiono koncepcję zintegrowanego, cyfrowego odbiornika spektrometru EPR (elektronowego rezonansu paramagnetycznego), przeznaczoną do realizacji w technologii SoC na platformie Virtex-II Pro. Krótko opisano środowisko eksperymentu EPR, skupiając się na interesujących aspektach projektu, m.in. wykorzystaniu wbudowanego procesora. Zaprezentowano budowę całego systemu przetwarzania danych, składającego się z: interfejsu szybkiego przetwornika analogowo-cyfrowego, jednostki wstępnego przetwarzania (akumulacji) danych oraz wbudowanego procesora PowerPC 405, realizującego końcową obróbkę danych. Omówiono interesujące szczegóły konstrukcyjne interfejsu przetwornika, strukturę bloku wstępnej akumulacji danych, blok sterownika oraz podsystem sygnałów zegarowych. Przedstawiono także architekturę nadrzędnego systemu procesorowego, opartego na mikroprocesorze PowerPC. Opisano metodologię i wykorzystane narzędzia projektowe, jak również sposób weryfikacji układu i wyniki testów.

The paper describes a design of an integrated digital receiver for the Electron Paramagnetic Resonance spectrometer. The design, based on a SoC technology, utilizes the PowerPC processor embedded in the Virtex-II Pro FPGA. Description shortly introduces an experimental environment (Fig. 1), focusing on interesting FPGA design issues. Two concepts of the device are presented. The first one was developed with the use of DSP (Fig. 2), and another includes an embedded microprocessor (Fig. 3). The design of FPGA includes a digital interface for fast, 800Msps analog-to-digital converter. Another important part of the design is a digital signal preprocessing unit, allowing fast, multiple data accumulation for separation weak signals from the noise. There are also given some details on construction of dual-ported accumulation buffers, accumulation controller and clocking system. Additionally the unit provides some means to control the remaining part of a measurement device as well as the pulse stimulation generator.