readout_program/chapters/04-02-acq-codeword.md

## 4.2. ACQ码字功能定义

ACQ通道利用MCU产生32位的码字来控制读出行为，32位的操控码字功能定义如下表所示。

|比特位|名字|功能描述|
|:-|:-|:-|
|[31:16]|QUBIT_EN| 16个量子比特使能，高电平使能对应位量子比特|
|[15]|COUNT_SAVE_EN| 态计数数据存储使能, 高电平使能态计数存储|
|[14]|STATE_SAVE_EN| 态数据存储使能, 高电平使能态数据存储|
|[13]|IQ_SAVE_EN| 解模数据存储使能, 高电平使能解模数据存储|
|[12]|WAVE_SAVE_EN| 波形数据存储使能, 高电平使能波形数据存储|
|[11]|MTF_IDX_SEL| 匹配滤波器索引选择，1：寄存器，0：查找表|
|[10]|DDS_FPW_SEL| 解模频率相位控制字选择, 1：寄存器，0：查找表|
|[9]|STATE_CLR_VAL| 态统计清零有效, 高电平清零计数|
|[8]|DEMOD_CLR_VAL| 解模求和清零有效, 高电平清零求和值|
|[7]|GLB_FB_VAL| 全局反馈触发有效, 高电平使能全局反馈|
|[6]|LOC_FB_VAL| 局部反馈命令有效, 高电平使能局部反馈|
|[5]|STATE_STS_VAL| 态统计命令有效, 高电平使能态计数功能|
|[4]|DEMOD_SUM_VAL| 解模求和命令有效, 高电平使能解模求和功能|
|[3:0]|PARA_ID| 读出参数查找表索引, 总共支持最大16组参数|

- 码字比特 [31:16]用于使能对对每个比特的控制，读出芯片最大支持16个量子比特。
- 码字比特[15:12]使能要存储数据，同时存储多种数据将导致死时间增加，推荐仅使能一种数据；
- 码字比特[11]用于使能寄存器索引权重/系数，可通过MCU实时控制，突破参数个数限制。
- 码字比特[10]用于使能寄存器控制NCO，可通过MCU实时控制，突破参数个数限制。
- 码字比特[9]用于对态计数数据进行清零，清零后可开启新一轮统计；
- 码字比特[8]用于对IQ求和数据进行清零，清零后可开启新一轮统计；
- 码字比特[7]用于使能读出比特数据通过串行接口发出，用于支持系统全局反馈功能；
- 码字比特[6]用于使能读出比特数据通过并行接口发出，用于支持系统局部反馈功能；
- 码字比特[5]用于对态判断结果进行计数统计，通过采集计数结果可降低芯片推送数据量；
- 码字比特[4]用于对解模数据进行求和操作，通过采集求和数据可降低芯片推送数据量；
- 码字比特[3:0]用于选择要实时从存储中加载的解模和态判断参数，总共支持16组参数进行快速切换；

**注意码字存在优先级和时序：**

* 当同一个指令中同时对多个量子比特解模/读出时，
    * 解模时间等于最长那个比特的解模时间
    * 读出时间等于最长那个比特的读出时间
* 在一个指令中同时使能四种数据存储时，存储的先后顺序为：
    1. 波形数据
    1. 解模IQ数据
    1. 态判断数据
    1. 态计数数据
* 在一个指令中同时使能了解模求和清零、解模求和和求和存储时，顺序为：
    1. 先执行IQ结果清零，
    1. 再执行IQ结果求和
    1. 最后执行IQ结果存储
* 在一个指令中同时使能了态计数清零、态计数和计数存储时，顺序为：
    1. 先执行态计数清零
    1. 再执行态计数
    1. 最后执行计数结果存储

### 死时间与存储选择

同时使能多种数据存储将引入额外的死时间（dead time），即硬件在完成当前数据推送之前无法响应下一触发的时间间隔。不同存储类型的相对数据量如下：

| 存储类型 | 单次数据量 | 特点 |
|:---|:---|:---|
| 波形数据 (WAVE_SAVE_EN) | 取决于 `sample_depth`（时钟周期数 × 每周期采样点数 × 8 bit） | 数据量最大 |
| 解模 IQ 数据 (IQ_SAVE_EN) | 8 字节/qubit（I 4B + Q 4B） | 数据量较小 |
| 态数据 (STATE_SAVE_EN) | 4 字节/全部 qubit（每 qubit 2 bit） | 数据量最小 |
| 态计数 (COUNT_SAVE_EN) | 16 字节/全部 qubit（4 个计数器各 4B） | 数据量较小 |

> **推荐实践**：
>
> - 同时使能多种存储类型时，存储顺序为：波形数据 → 解模 IQ 数据 → 态判断数据 → 态计数数据；
> - 同时使能多种存储会叠加死时间并增加数据帧解析复杂度。**建议每次仅使能一种存储类型**；
> - 实际死时间取决于使能数据类型、qubit 数量和平台时钟频率，具体数值应通过实验测定。