1.本发明涉及一种用于量子测控系统的板卡间触发信号同步的方法，属于fpga设计和量子测控仪器技术领域。
背景技术：
2.目前，电子信息技术产业发展迅速，出现高性能可编程逻辑芯片，可以实现很多复杂的应用需求。目前量子计算发展迅速，需要同时操控的量子比特个数越来越多，这就需要测控设备能同步发出多路波形信号。目前市场上测控设备的同步方法有很多，但一般实现方案复杂，且需要使用高频时钟进行采样等条件，对用户使用方式有过多限制。
技术实现要素：
3.本发明目的是提供了一种用于量子测控系统的板卡间触发信号同步的方法，实施方便，流程简单，高效稳定。
4.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种用于量子测控系统的板卡间触发信号同步的方法，包括以下步骤：1）使用高精度时钟发生器产生一个参考时钟和触发信号，通过等长路径供给各需要同步触发的板卡；2）在板卡内，通过fpga芯片内部的mmcm时钟管理单元，产生系统时钟和与系统时钟同频但偏移1/4相位的采样时钟1，偏移2/4相位的采样时钟2，偏移3/4相位的采样时钟3；3）使用3个采样时钟和系统时钟分别采样输入的触发信号，得到4个1bit的采样结果；4）对采样的4bit值进行数据编码，得到15bit的独热码；5）根据系统工作时钟和采样时钟的快慢关系，将编码结果通过15个快慢同步模块完成跨时钟域数据同步；6）将同步之后的数据进行采样结果判定；7）根据用户设置的采样置信度阈值，结合上一步骤的判定结果，得出当前采样的触发信号是否可靠的结论；8）如果采样结果可靠，且采样到触发信号上升沿，板卡将波形信号发出，达到各板卡发出波形信号同步的目的。
5.优选的，所述步骤6中判定规则为：如果读出数据的第1/2/4/8比特为1，代表只有一路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第5/10/9/3/6/12/2比特为1，代表有两路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第13/14/11/7/3比特为1，代表有三路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第15比特为1，代表四路采样时钟都采样到了上升沿。
6.本发明的优点在于：本发明无需相对系统时钟频率高很多的高频时钟进行触发信号采样；同步原理简单清楚，实施方便。
具体实施方式
7.下面对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
8.本发明专利针对现有量子测控领域信号同步方案中实现方案复杂、要求相对系统时钟频率高很多的高频时钟进行触发信号采样等要求，提出了一种用于量子测控系统的板卡间触发信号同步的方法。该方法实施方便，流程简单，高效稳定。本发明的目的是这样实现的：一种用于量子测控系统的板卡间触发信号同步的方法，其特征在于所述方法包含以下工艺过程：首先，用户需要使用高精度时钟发生器产生一个参考时钟和触发信号，通过等长路径供给各需要同步触发的板卡；然后，在板卡内，用户需要通过fpga芯片内部的mmcm时钟管理单元，产生系统时钟和与系统时钟同频但偏移1/4相位的采样时钟1，偏移2/4相位的采样时钟2，偏移3/4相位的采样时钟3；然后，使用3个采样时钟和系统时钟分别采样输入的触发信号，得到4个1bit的采样结果；然后，对采样的4bit值进行数据编码，得到15bit的独热码；然后根据系统工作时钟和采样时钟的快慢关系，将编码结果通过15个快慢同步模块完成跨时钟域数据同步；然后，将同步之后的数据进行采样结果判定，判定规则为：如果读出数据的第1/2/4/8比特为1，代表只有一路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第5/10/9/3/6/12/2比特为1，代表有两路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第13/14/11/7/3比特为1，代表有三路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第15比特为1，代表四路采样时钟都采样到了上升沿；然后，根据用户设置的采样置信度阈值，结合上一步骤的判定结果，得出当前采样的触发信号是否可靠的结论；最后，如果采样结果可靠，且采样到触发信号上升沿，板卡将波形信号发出，达到各板卡发出波形信号同步的目的本发明无需相对系统时钟频率高很多的高频时钟进行触发信号采样；同步原理简单清楚，实施方便。
9.4.实施方式首先，用户需要使用高精度时钟发生器产生一个参考时钟和触发信号，通过等长路径供给各需要同步触发的板卡；然后，在板卡内，用户需要通过fpga芯片内部的mmcm时钟管理单元，产生系统时钟和与系统时钟同频但偏移1/4相位的采样时钟1，偏移2/4相位的采样时钟2，偏移3/4相位的采样时钟3；然后，使用3个采样时钟和系统时钟分别采样输入的触发信号，得到4个1bit的采样结果；然后，对采样的4bit值进行数据编码，得到15bit的独热码；
然后根据系统工作时钟和采样时钟的快慢关系，将编码结果通过15个快慢同步模块完成跨时钟域数据同步；然后，将同步之后的数据进行采样结果判定，判定规则为：如果读出数据的第1/2/4/8比特为1，代表只有一路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第5/10/9/3/6/12/2比特为1，代表有两路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第13/14/11/7/3比特为1，代表有三路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第15比特为1，代表四路采样时钟都采样到了上升沿；然后，根据用户设置的采样置信度阈值，结合上一步骤的判定结果，得出当前采样的触发信号是否可靠的结论；最后，如果采样结果可靠，且采样到触发信号上升沿，板卡将波形信号发出，达到各板卡发出波形信号同步的目的。
技术特征：
1.一种用于量子测控系统的板卡间触发信号同步的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）使用高精度时钟发生器产生一个参考时钟和触发信号，通过等长路径供给各需要同步触发的板卡；2）在板卡内，通过fpga芯片内部的mmcm时钟管理单元，产生系统时钟和与系统时钟同频但偏移1/4相位的采样时钟1，偏移2/4相位的采样时钟2，偏移3/4相位的采样时钟3；3）使用3个采样时钟和系统时钟分别采样输入的触发信号，得到4个1bit的采样结果；4）对采样的4bit值进行数据编码，得到15bit的独热码；5）根据系统工作时钟和采样时钟的快慢关系，将编码结果通过15个快慢同步模块完成跨时钟域数据同步；6）将同步之后的数据进行采样结果判定；7）根据设置的采样置信度阈值，取值范围1-4，结合上一步骤的判定结果，得出当前采样的触发信号是否可靠的结论；8）如果采样结果可靠，且采样到触发信号上升沿，板卡将波形信号发出，达到各板卡发出波形信号同步的目的。2.根据权利要求1所述的用于量子测控系统的板卡间触发信号同步的方法，其特征在于，所述步骤6中判定规则为：如果读出数据的第1/2/4/8比特为1，代表只有一路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第5/10/9/3/6/12/2比特为1，代表有两路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第13/14/11/7/3比特为1，代表有三路采样时钟采样到了上升沿；如果读出数据的第15比特为1，代表四路采样时钟都采样到了上升沿。
技术总结
本发明提供了一种用于量子测控系统的板卡间触发信号同步的方法，包括以下步骤：使用时钟发生器产生参考时钟和触发信号，通过等长路径供给各需要同步触发的板卡；在板卡内，通过时钟管理单元，产生系统时钟和与系统时钟同频但偏移的采样时钟；使用采样时钟和系统时钟分别采样输入的触发信号，得到采样结果；得到独热码；将编码结果通过快慢同步模块完成跨时钟域数据同步；将同步之后的数据进行采样结果判定；根据采样置信度阈值，结合上一步骤的判定结果，得出当前采样的触发信号是否可靠的结论；如果采样结果可靠，且采样到触发信号上升沿，板卡将波形信号发出，达到各板卡发出波形信号同步的目的。该方法实施方便，流程简单，高效稳定。效稳定。
技术研发人员：赵鑫鑫 魏朝飞 姜凯
受保护的技术使用者：山东浪潮科学研究院有限公司
技术研发日：2022.02.24
技术公布日：2022/6/1
再多了解一些
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