1.基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,所述时间敏感网络通信系统包括sipm传感器、数据采集模块、外部存储模块、fpga主控单元、以太网phy芯片、前端sfp光收发模块、高速光纤通信模块和服务器;其特征在于,所述sipm传感器与数据采集模块相连接;所述数据采集模块与fpga主控单元相连接;所述fpga主控单元分别与外部存储模块和以太网phy芯片相连接;所述以太网phy芯片与前端sfp光收发模块相连接;所述前端sfp光收发模块与高速光纤通信模块相连接;所述高速光纤通信模块与服务器相连接。
2.根据权利要求1中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述sipm传感器包括闪烁晶体模组和sipm光电转换模块;所述闪烁晶体模组包含多个闪烁晶体条,所述闪烁晶体条与sipm光电转换模块尺寸相同,且一一耦合,两者之间采用光导进行承接。
3.根据权利要求1中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述数据采集模块包括反相运放模组、dac阈值设置模块和采样模块;所述采样模块对经反相运放模组反相放大后的闪烁脉冲信号进行多阈值采样,并将所得闪烁脉冲的时间、位置、能量信息送入fpga主控单元进行处理;所述fpga主控单元包括数据轮询模块、千兆以太网mac、配置处理单元、储存驱动、dac阈值信息配置模块。
4.根据权利要求1中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述高速光纤通信模块包括后端sfp光收发模块、aurora协议、fifo、dma模块以及pcie接口;所述服务器通过pcie总线与pcie接口相连。
5.根据权利要求3中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述采样模块不少于三个;所述dac阈值设置模块的阈值信息由fpga主控单元进行配置,配置信息由服务器生成,通过高速光纤通信模块、前端sfp光收发模块、以太网phy芯片传输至fpga主控单元,并储存至外部存储模块。
6.根据权利要求1中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述以太网phy芯片在发送数据时,收到fpga主控单元发送的闪烁脉冲数据,然后把并行数据转化为串行流数据,按照物理层的编码规则把数据编码,再将数据发送给sfp光收发模块,接收数据时,由sfp光收发模块发出的数据,经解码后由串行流数据转化为并行数据,以太网phy芯片在接收到数据后,向fpga主控单元发送闪烁脉冲数据。
7.根据权利要求1中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述高速光纤通信模块包括后端sfp光收发模块、aurora协议、fifo、dma模块以及pci-express接口,在高速光纤通信模块接收由sipm传感器生成,由数据采集模块进行处理,再由前端sfp光收发模块进行光电转换后的闪烁脉冲信息时,后端sfp光收发模块用于接收光纤发送过来的光信号,转化为电信号后发送给aurora协议,aurora协议接收数据,并将这些数据暂存在fifo中,当fifo内部数据量达到设定值之后,将数据写入到dma模块中,最后通过pcie接口与服务器进行数据通信,读取dma模块中的信息;所述高速光纤通信模块用于发送dac配置信息时,dma模块将服务器生成的配置信息通过pcie接口以及dma模块写入到fifo内,然后aurora协议获取数据,驱动后端sfp光收发模块通过光纤向前端sfp光收发模块发送数据。
8.根据权利要求1中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述时间敏感网络通信过程如下:
s1.当闪烁脉冲信息准备发送时,声明自己所需的链路资源,通过资源预留协议完成沿路预留,当预留完成时,才开始进行数据的发送;
s2:当数据的每个帧到达高速光纤通信模块时,该模块首先会根据预留信息进行数据流的管控,限制超出预留范围的数据流传送;
s3:经过管制后的流,按照设定的方案进行帧的分类;帧进入各自的队列后,fpga主控单元会根据实际部署的整形器和实际部署的调度方式,控制各队列的输出流和输出时机,执行出队操作,取出帧放到物理链路上进行传送。
9.根据权利要求7中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述时间敏感网络通信过程基于确定化可传输时间戳机制,对数据流按照实时性要求进行分类调度。
10.根据权利要求1中所述的基于sipm传感器的时间敏感网络通信系统及方法,其特征在于,所述时间敏感网络通信系统的数据采集过程如下:
s1:sipm电源给sipm光电转换模块供电,sipm光电转换模块对由闪烁晶体模组转换而来的光电信号进行采集,并向数据采集模块以模拟信号的形式输出该光电信号的信息;
s2:反相运放模组对该信息进行反相放大,将其分别输出至不少于三个的采样模块,通过进行多阈值采样,采样后的闪烁脉冲信息汇总至fpga主控单元;
s3:fpga主控单元主要接收来自不少于三个的采样模块传出的闪烁脉冲采样数据,将其封包,通过前端sfp光收发模块以光纤传输的形式将闪烁脉冲信息传输至高速光纤通信模块;
s4:高速光纤通信模块接收光信号,将数据转换为可用的电信号,并传输至服务器。