图6-2 为基本测量单元硬件框图，Start 为TDC-GPX 芯片进行时间间隔测量的Start 信号，来自高速光电探测模块的输出。Stop1 至Stop8 为8 路Stop 信号，来自25 路探测模块的输出。由于PCB 板上1cm 的铜导线将引起几十皮秒的传输延迟，因此8 路Stop 信号在PCB 板上尽可能等长布线，并位于同一布线层。PuResN 为TDC-GPX 芯片复位信号，低电平有效，连接STM32F103ZET6 的PB9 脚；AluTriggier 为主复位信号，用于清空TDCGPX 片内的FIFO，连接PE3 脚；StopDis1 至StopDis4 共4 个信号，为8 路Stop 信号Stop1至Stop8 的输入使能，分别连接STM32F103ZET6 的PC0、PE6、PC1、PC2；CSN、OEN、RD、WR 分别为TDC-GPX 的片选、测量数据输出使能、读信号、写信号，分别连接到PB13、PE0、PB14、PB15；Addr0 至Addr3 为4 位地址总线，分别连接到PF0、PE5、PE2、PE4；D0 至D27 为28 位数据总线，连接到STM32F103ZET6 的PD 口高12 位，即PD4～PD15 和PG 口，共28 位；IrFlag 为TDC-GPX 中断请求信号，连接到PC10；EF1、EF2 分别表示TDC-GPX 内部的IFIFO1 和IFIFO2 的状态，为1 时表示对应的IFIFO 为空，连接到PB8 和PB6 脚。
图6-2 基本测量单元硬件框图
TDC-GPX 芯片计时精度跟电源的稳定度和温度密切相关，且涉及多个电源，为保证TDC-GPX 正常工作和计时精度，稳压电源的设计是重要环节。TDC-GPX 芯片又分为三类多个电源引脚：①时间间隔测量单元的振荡器电源Vddc-o 和Hardmacro(硬宏)电源Vddc-h；②除测量单元外所有数字电路部分的核心电压Vddc 以及外围电路环、I/O 输入缓冲的电源Vddo；③差动输入缓冲电源Vdde。其中，Vddo 和Vdde 的电源采用LM1117-3.3V 固定输出3.3V 稳压电源供电，Vddc 和Vddc-o/h 电压根据数据手册要求，Vddc 和Vddo 电压的差值以及Vddc 和Vddc-o/h 电压的差值均应小于0.6V，为此将3.3V 的电源通过一个肖基特二极管降压得以保证。PLL 锁相环电路的目的是通过调节Vddc-o/h 在2.4～3.6V 来维持振荡器和Hardmacro 的速度为常数，采用可调稳压芯片LM1117ADJ 设计合适的外围电阻电路来满足输出电压为2.4～3.6V 的要求，所以说Vddc 和Vddc-o/h 电压的电源电路至关重要，其具体电路实现如图6-3 所示。
图6-3 Vddc 和Vddc-o/h 电压的电源电路(www.xing528.com)
基本测量单元硬件电路Stop 信号的输入端采用SMB 高频接头，在完成电路设计和PCB 布局布线后，交由快捷电子加工制作成电路板。MCU 子电路板的尺寸为10cm×15cm，TDC-GPX 子电路板的尺寸为11cm×17cm，基本测量单元MCU 子板和TDC-GPX 子板PCB布线图分别如图6-4、图6-5 所示，焊接好元器件后的实物如图6-6 所示。
图6-4 基本测量单元MCU 子板PCB 布线图
图6-5 基本测量单元TDC-GPX 子板PCB 布线图
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