一种拥塞缓解数据读出系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种拥塞缓解数据读出系统，包括：各通道数据首先由数据接收模块同步后附加地址信息传输至拥塞缓解模块；每个拥塞缓解模块连接间隔四通道的两个数据结构模块，依据握手协议，缓存其传输数据；持续仲裁模块根据空满信息选择某一拥塞缓解模块缓存数据进行传输，直至缓存空间为空；最终由循环仲裁模块循环选取各持续仲裁模块数据输出。本系统让间隔四通道的两通道共享存储空间，并通过持续、循环两种仲裁方式选取数据进行传输，能够有效缓解前端传感器感知大量数据需要同时输出导致数据拥塞的情况，提升数据传输效率。提升数据传输效率。提升数据传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种拥塞缓解数据读出系统和方法


[0001]本专利技术涉及辐射探测
，更具体的涉及一种拥塞缓解数据读出系统和方法。

技术介绍

[0002]在辐射探测领域，辐射粒子撞击之后会产生大量数据，撞击信息由传感器感知后经由前端电路转化为数据信息并行传入外围电路进行数据传输。目前辐射探测领域对像素分辨率以及检测速率要求越来越高，阵列规模越来越大，当辐射粒子撞击频率达到一定高度时，会出现前端与外围电路数据存储空间均满，但仍有新的粒子击中信息需要传输的情况，导致大量数据丢失。一般来说，由于像素分辨率的提高，粒子撞击信息在传输过程中呈现集群特性，即一个辐射粒子在撞击时将有多个相邻像素点同时感知到该粒子信息，这些信息属于同一个粒子。由于粒子能量差异，该集群周围像素击中概率较小，借助此特性可设计拥塞缓解架构缓解高撞击频率下数据拥塞情况。文献1“Poikela,T.S.."Readout Architecture for Hybrid Pixel Readout Chips."(2015).”中包含了一种外围读出电路。读出请参阅图1，每个通道均设置一个先入先出存储器，数据接收模块接收来自列的数据，将其同步之后存入先入先出存储器中，经过两级数据选择将数据传输至其他模块进行后续编码等操作。两级数据选择采用相同仲裁方式，各级选择器内部设置存储器，采用令牌环的方式，当存储器非满时向上级发送令牌环允许传输，令牌环开始查找并停留于第一个需要传输数据的通道，将其先入先出存储器读空再寻找下一个通道进行数据传输。
[0003]现有外围读出电路的主要缺点是：当像素分辨率提高到一定程度以及检测速率提升到一定频率时，随着阵列规模的扩大，数据在传输过程中的拥塞情况愈发严重。此外，每个通道独享一个存储器会造成大量存储空间浪费，例如某几列像素在一段时间内被多次击中，而其相邻像素一直处于空闲状态，这种情况不但会造成数据拥塞，而且整体外围电路存储空间利用率较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种拥塞缓解数据读出系统，包括：
[0005]数据接收模块，当拥塞缓解模块的先进先出存储器未满时，接收对应通道的传感器阵列数据；
[0006]拥塞缓解模块，与每间隔四组通道的两数据接收模块连接，以轮换方式选择接收同步后的一组通道内的传感器阵列数据；
[0007]持续仲裁模块，与四个拥塞缓解模块连接，当多个拥塞缓解模块同时有数据待传输时，以仲裁方式选取其中一个拥塞缓解模块持续不断传输数据，直至对应持续仲裁模块连接的先入先出存储器为空；
[0008]循环仲裁模块，与四个持续仲裁模块连接，当多个持续仲裁模块同时有数据待传输时，以仲裁方式读取第一模块的一个数据后，顺序读取另一个持续仲裁模块的一个数据，
直至所有持续仲裁模块的数据为空。
[0009]进一步，还包括传感器阵列数据存储器，用于暂存辐射粒子击中传感器阵列后多个像素点感知信息，配置成接收到数据接收模块发送的使能信息、且使能信息有效时，传感器阵列数据存储器持续将传感器阵列数据传送至数据接收模块。
[0010]进一步，先入先出存储器配置为判断数据是否存满，若未存满，发送握手信号至数据接收模块，当握手信号有效时，允许数据接收模块接收传感器阵列数据，否则通道数据暂存于传感器阵列数据存储器中。
[0011]进一步，拥塞缓解模块包括两个二选一数据选择器和先入先出存储器，其中，先进先出存储器深度根据总传感器阵列数据率确定。
[0012]进一步，数据接收模块接收到握手信号、并同步数据至先进先出存储器时，携带行地址及应答信号，直至先入先出存储器为满或传感器阵列无数据读出。
[0013]进一步，握手信号有效时，使能信息有效。
[0014]进一步，拥塞缓解模块接收持续仲裁模块使能信号作为其数据传输标志，若使能信号有效，同时，先入先出存储器向持续仲裁模块发送的空信号非空，则将缓存数据发送至持续仲裁模块。
[0015]进一步，持续仲裁模块根据循环仲裁模块发送的传输使能决定数据是否传输。
[0016]进一步，循环仲裁模块读取非空持续仲裁模块数据时，无论持续仲裁模块是否有数据持续传输，仅读取一个数据，然后立刻切换至下一持续仲裁模块。
[0017]本专利技术还提供一种一种拥塞缓解数据读出方法，其特征在于，包括：
[0018]数据接收模块在拥塞缓解模块的先进先出存储器未满时，接收对应通道的传感器阵列数据；
[0019]拥塞缓解模块以轮换方式选择接收同步后的一组通道内的传感器阵列数据；
[0020]持续仲裁模块在多个拥塞缓解模块同时有数据待传输时，以仲裁方式选取其中一个拥塞缓解模块持续不断传输数据，直至对应持续仲裁模块连接的先入先出存储器为空；
[0021]循环仲裁模块在多个持续仲裁模块同时有数据待传输时，以仲裁方式读取第一模块的一个数据后，顺序读取另一个持续仲裁模块的一个数据，直至所有持续仲裁模块的数据为空；
[0022]其中，拥塞缓解模块与每间隔四组通道的两数据接收模块连接，持续仲裁模块与四个拥塞缓解模块连接，持续仲裁模块与四个拥塞缓解模块连接。
[0023]本专利技术实施例提供一种拥塞缓解数据读出系统和方法，与现有技术相比，其有益效果如下：
[0024]1、在传感器阵列高分辨率与辐射粒子高击中频率的发展趋势下，有效缓解阵列数据在并行传输至外围读出电路后产生的数据拥塞问题。
[0025]2、间隔多列的两通道共享同一存储空间，在相同的存储容量下，不仅可以缓解某列粒子持续击中而附近没有其他粒子击中的局部拥塞情况，而且能够更加有效地利用存储空间。
[0026]3、共享存储空间，使得后续仲裁模块级数减少，能够有效减小芯片面积，节约成本，且更有利于芯片布局布线。
[0027]4、在拥塞极为严重时，采用持续/循环两种仲裁机制，合理获取辐射粒子信息。持
续仲裁尽量将同一粒子信息连续传出，防止处理时遗漏信息，采取循环仲裁给予传感器阵列各部分相同的输出机会，防止持续仲裁仅获取阵列中某部分粒子信息，其余部分信息全部丢失情况出现，二者相互制约尽可能地平衡了数据拥塞的情况。
附图说明
[0028]附图1是
技术介绍
中timepix3芯片外围读出电路示意图；
[0029]附图2是本专利技术中64传感器通道拥塞缓解数据读出整体架构示意图；
[0030]附图3是本专利技术中数据接收与拥塞缓解模块连接示意图；
[0031]附图4是本专利技术中拥塞缓解模块具体实现示意图；
[0032]附图5是本专利技术中拥塞缓解模块状态转换示意图；
[0033]附图6是本专利技术中持续与循环仲裁模块连接示意图；
[0034]附图7是本专利技术中持续仲裁模块状态转换示意图；
[0035]附图8是本专利技术中循环仲裁模块状态转换示意图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拥塞缓解数据读出系统，其特征在于，包括：数据接收模块，当拥塞缓解模块的先进先出存储器未满时，接收对应通道的传感器阵列数据；拥塞缓解模块，与每间隔四组通道的两数据接收模块连接，以轮换方式选择接收同步后的一组通道内的传感器阵列数据；持续仲裁模块，与四个拥塞缓解模块连接，当多个拥塞缓解模块同时有数据待传输时，以仲裁方式选取其中一个拥塞缓解模块持续不断传输数据，直至对应持续仲裁模块连接的先入先出存储器为空；循环仲裁模块，与四个持续仲裁模块连接，当多个持续仲裁模块同时有数据待传输时，以仲裁方式读取第一模块的一个数据后，顺序读取另一个持续仲裁模块的一个数据，直至所有持续仲裁模块的数据为空。2.如权利要求1所述的一种拥塞缓解数据读出系统，其特征在于，还包括传感器阵列数据存储器，用于暂存辐射粒子击中传感器阵列后多个像素点感知信息，配置成接收到数据接收模块发送的使能信息、且使能信息有效时，传感器阵列数据存储器持续将传感器阵列数据传送至数据接收模块。3.如权利要求2所述的一种拥塞缓解数据读出系统，其特征在于，所述先入先出存储器配置为判断数据是否存满，若未存满，发送握手信号至数据接收模块，当握手信号有效时，允许数据接收模块接收传感器阵列数据，否则通道数据暂存于传感器阵列数据存储器中。4.如权利要求1所述的一种拥塞缓解数据读出系统，其特征在于，所述拥塞缓解模块包括两个二选一数据选择器和先入先出存储器，其中，先进先出存储器深度根据总传感器阵列数据率确定。5.如权利要求3所述的一种拥塞缓解数据读出系统，其特征在于，所述数据接收模块接收到握手信号、并同步数据至先进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩楠，魏晓敏，王佳，郑然，薛菲菲，蔡耀，胡永才，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：