135 lines
4.6 KiB
Markdown
135 lines
4.6 KiB
Markdown
|
## 4.6. ACQ通道全流程控制示例
|
|||
|
|
|
|||
|
|
本节通过一个完整的示例演示ACQ通道从码字生成到采集数据获取的全流程编程控制。
|
|||
|
|
示例场景：对2个量子比特（q0, q1）执行单次读出，采集解模IQ数据。
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 4.6.1. 流程总览
|
|||
|
|
|
|||
|
|
ACQ通道读出全流程包含以下步骤：
|
|||
|
|
|
|||
|
|
1. **配置模拟前端** — 设置下变频本振频率
|
|||
|
|
2. **加载解模参数** — 配置匹配滤波器权重和DDS参数查找表
|
|||
|
|
3. **配置ACQ寄存器** — 设置解模频率/相位/缩放等控制参数
|
|||
|
|
4. **生成并发送码字** — MCU发出采集触发码字
|
|||
|
|
5. **接收处理数据** — 固件打包上传，上位机解帧获取IQ数据
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 4.6.2. 步骤1：配置模拟前端
|
|||
|
|
|
|||
|
|
配置混频板下变频本振频率，将射频信号转换到中频：
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|配置项|值|说明|
|
|||
|
|
|:-|:-|:-|
|
|||
|
|
|lo_freq|5_500_000|本振频率 5.5 GHz，单位 kHz|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
本振频率需根据目标量子比特频率确定。
|
|||
|
|
例如量子比特频率为 6.7 GHz，则下变频后中频为 1.2 GHz。
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 4.6.3. 步骤2：加载解模参数
|
|||
|
|
|
|||
|
|
将解模参数（匹配滤波器权重、DDS频率/相位控制字）写入参数查找表。
|
|||
|
|
本例配置2组参数，对应2个量子比特：
|
|||
|
|
|
|||
|
|
**权重数据（匹配滤波器系数）**
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|参数索引|目标比特|权重长度|iw示例 |qw示例 |
|
|||
|
|
|:-|:-|:-|:-|:-|
|
|||
|
|
|0|q0|128 采样点|`cos(ω·t)` 包络采样|`sin(ω·t)` 包络采样|
|
|||
|
|
|1|q1|128 采样点|`cos(ω·t)` 包络采样|`sin(ω·t)` 包络采样|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
**DDS参数（频率/相位控制字）**
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|参数索引|fcw (频率控制字)|pcw (相位控制字)|scale|
|
|||
|
|
|:-|:-|:-|:-|
|
|||
|
|
|0|`fcw_q0` = $F_{if} / F_s \times 2^{32}$|0|1|
|
|||
|
|
|1|`fcw_q1` = $F_{if} / F_s \times 2^{32}$|0|1|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
参数查找表共支持16组参数（PARA_ID = 0~15），
|
|||
|
|
每组包含独立的权重系数和DDS参数。
|
|||
|
|
MCU可通过修改PARA_ID在运行时快速切换目标比特。
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 4.6.4. 步骤3：配置ACQ寄存器
|
|||
|
|
|
|||
|
|
配置解模相关寄存器（通过SPI或MCU写入）：
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|寄存器|值|说明|
|
|||
|
|
|:-|:-|:-|
|
|||
|
|
|`demod_len`|128|解模采样点数，与权重长度一致|
|
|||
|
|
|`result_scale`|1|解模结果缩放因子（1 或 16）|
|
|||
|
|
|`dds_fcw`|`fcw_q0`|初始DDS频率控制字（可通过查找表覆盖）|
|
|||
|
|
|`dds_pcw`|0|初始DDS相位控制字（可通过查找表覆盖）|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
当码字中 DDS_FPW_SEL = 0（查找表模式）时，
|
|||
|
|
实际解模参数由 PARA_ID 索引的查找表决定，
|
|||
|
|
寄存器中的初始值作为 fallback。
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 4.6.5. 步骤4：生成并发送码字
|
|||
|
|
|
|||
|
|
MCU生成32位ACQ码字，触发一次完整的读出采集：
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|码字位段|字段名|配置值|说明|
|
|||
|
|
|:-|:-|:-|:-|
|
|||
|
|
|[31:16]|QUBIT_EN|`0x0003`|使能 q0, q1（bit0=1, bit1=1）|
|
|||
|
|
|[15]|COUNT_SAVE_EN|0|不存储态计数|
|
|||
|
|
|[14]|STATE_SAVE_EN|0|不存储态数据|
|
|||
|
|
|[13]|IQ_SAVE_EN|1|存储解模IQ数据|
|
|||
|
|
|[12]|WAVE_SAVE_EN|0|不存储原始波形|
|
|||
|
|
|[11]|MTF_IDX_SEL|0|匹配滤波器参数来自查找表|
|
|||
|
|
|[10]|DDS_FPW_SEL|0|DDS参数来自查找表|
|
|||
|
|
|[9]|STATE_CLR_VAL|0|不清理态计数|
|
|||
|
|
|[8]|DEMOD_CLR_VAL|0|不清理解模求和|
|
|||
|
|
|[7:4]|FB/STATE/SUM|0|不触发反馈/态统计/求和|
|
|||
|
|
|[3:0]|PARA_ID|0|使用参数组0（q0参数）|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
完整码字值：`0x0003_2000`
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
上述码字使能了 q0 和 q1 同时解模并仅存储 IQ 数据。
|
|||
|
|
若需对不同比特使用不同参数，需发送多个码字并切换 PARA_ID。
|
|||
|
|
例如：
|
|||
|
|
码字1: PARA_ID=0, QUBIT_EN=q0 → 使用参数组0读出q0
|
|||
|
|
码字2: PARA_ID=1, QUBIT_EN=q1 → 使用参数组1读出q1
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 4.6.6. 步骤5：接收处理数据
|
|||
|
|
|
|||
|
|
ACQ通道完成采集后将数据打包成帧，通过`rslt_push`接口推送上位机。
|
|||
|
|
上位机驱动解帧后按流模式返回：
|
|||
|
|
|
|||
|
|
**IQ数据帧格式**
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|字节偏移|字段|长度|格式|
|
|||
|
|
|:-|:-|:-|:-|
|
|||
|
|
|0|I (q0)|4 字节|32位有符号整数，大端|
|
|||
|
|
|4|Q (q0)|4 字节|32位有符号整数，大端|
|
|||
|
|
|8|I (q1)|4 字节|32位有符号整数，大端|
|
|||
|
|
|12|Q (q1)|4 字节|32位有符号整数，大端|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
若码字同时使能多种数据存储，帧内数据按以下顺序排列：
|
|||
|
|
波形数据 → 解模IQ数据 → 态判断数据 → 态计数数据
|
|||
|
|
推荐每次仅使能一种数据类型以简化上位机解析。
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 4.6.7. 时序总结
|
|||
|
|
|
|||
|
|
单次ACQ读出的完整时序：
|
|||
|
|
|
|||
|
|
1. **T0**: MCU 发出32位码字 `0x0003_2000`
|
|||
|
|
2. **T0 + 1 cycle**: 码字解码，使能 q0, q1 的解模通路
|
|||
|
|
3. **T0 + 2~129 cycles**: ADC采集128个采样点，并行送入匹配滤波器
|
|||
|
|
4. **T0 + 130 cycle**: 解模完成，IQ数据写入结果缓存
|
|||
|
|
5. **T0 + 131 cycle**: 数据打包，通过 `rslt_push` 推送上位机
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
实际解模时间取决于使能比特中最长的解模长度。
|
|||
|
|
若 q0 解模128点、q1 解模256点，则解模耗时 = 256 cycles。
|
|||
|
|
```
|