Szybki, niskolatencyjny system szeregowania danych pomiarowych implementowany w układzie FPGA

• Autorzy: Kolasiński P. , Poźniak K. , Chernyshova M. , Czarski T. , Gąska M. , Linczuk P. , Kasprowicz G. , Krawczyk R. , Wojeński A. , Zabołotny W.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2017.8.9

Warianty tytułu

EN

FPGA based fast, low latency serialization system for measurement data

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono opracowane przez Zespół Autorów systemy szeregowania danych przychodzących z wielu źródeł w czasie rzeczywistym. Na wstępie krótko omówiono zasadę działania detektorów GEM wykorzystywanych do rejestracji promieniowania w tokamakach. Przedstawiono ogólnie budowę systemu do realizacji diagnostyki gorącej plazmy, działającego z dużą liczbą kanałów wejściowych. Szczegółowo omówiono system szeregowania danych. Przedstawiono wymagania algorytmu, opracowane koncepcje, napotkane problemy oraz implementacje algorytmów w układach FPGA. Dodatkowo przedstawiono przykładowe wyniki z działania systemu.

EN

This paper presents designed by the Research Team high performance sorting algorithms working in real time, for data coming from many concurrent sources. The introduction is a brief description of the basics of the GEM detectors, used for tokamaks’ radiation registration. In the paper is discussed the general design structure of electronic systems working with high number of input channels. In the article is described fast data processing, with focus on algorithms implemented in FPGA. Description covers in detail aspects of sorting algorithm. The article presents requirements of the algorithm, concepts, problems and implementation in the FPGA. The measurement result of the systems are also briefly discussed.

Słowa kluczowe

PL

układ sortujący; układ szeregowania; FPGA; tokamak; plazma; detektor GEM; GEM; diagnostyka; system pomiarowy; szybka akwizycja danych; HDL; przetwarzanie danych

EN

sorting algorithms; FPGA; tokamak; plasma; GEM detector; diagnostics; measurement system; fast data acquisition; HDL; data processing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 58, nr 8
• Strony: 40--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kolasiński P.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Warszawa, Polska

autor

Poźniak K.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Warszawa, Polska

autor

Chernyshova M.

• Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, Warszawa, Polska

autor

Czarski T.

• Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, Warszawa, Polska

autor

Gąska M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Warszawa, Polska

autor

Linczuk P.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Warszawa, Polska

autor

Kasprowicz G.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Warszawa, Polska

autor

Krawczyk R.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Warszawa, Polska

autor

Wojeński A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Warszawa, Polska

autor

Zabołotny W.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Warszawa, Polska

Bibliografia

• [1] D. Vezinet, et al., (2009) „Principal physics developments evaluated in the ITER design review,” Nucl. Fusion 49, p. 065012.
• [2] M. Chernyshova, et al., (2015) „Conceptual design and development of GEM based detecting system for tomographic tungsten focused transport monitoring,” Journal of Instrumentation, Volume 10,, pp. doi:10.1088/1748-0221/10/10/P10022.
• [3] A. E. Shumack, J. Rzadkiewicz, M. Chernyshova, K. Jakubowska, M. Scholz, A. Byszuk, R. Cieszewski, T. Czarski, W. Dominik, L. Karpinski, G. Kasprowicz, K. Pozniak, A. Wojenski, W. Zabolotny, N. J. Conway, S. Dalley, J. Figueiredo, T. Nakano, S. Tyrrell, K. D. Zastrow, V. Zoita and JET EFDA Contributors, (2014) „X-Ray crystal spectrometer upgrade for ITER-like wall experiments at JET”, Review of Scientific Instruments, volume 85, issue: 11 (11E425).
• [4] M. Chernyshova, et al., (2014) „Development of GEM gas detectors for X-ray crystal,” Journal of Instrumentation, p. C03003.
• [5] T. Czarski, et al., (2015) „On-line separation of overlapped signals from multi-time photons for the GEM-based detection system”, Proceedings of SPIE, volume 9662.
• [6] A.J. Wojenski, G. Kasprowicz, K.T. Pozniak, A. Byszuk, M. Chernyshova, T. Czarski, S. Jablonski, B. Juszczyk, P. Zienkiewicz, (2015) Multichannel reconfigurable measurement system for hot plasma diagnostics based on GEM-2D detector, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, Volume 364, 1 December 2015, Pages 49-53, ISSN 0168-583X, http://dx.doi.org/10.1016/j. nimb.2015.06.022.
• [7] G. Kasprowicz, T. Czarski, M. Chernyshova, W. Dominik, K. Jakubowska, L. Karpinski, K. Kierzkowski, K. Pozniak, J. Rzadkiewicz, M. Scholz, W. Zabolotny, (2012) “Fast ADC based multichannel acquisition system for the GEM detector”, Proceedings of SPIE, volume 8454.
• [8] M. Chernyshova, K. Malinowski, A. Ziółkowski, E. Kowalska-Strzęciwilk, T. Czarski, K. T. Poźniak, G. Kasprowicz, W. Zabołotny, A. Wojeński, P. Kolasiński, R. D. Krawczyk, (2015) “GEM detector development for tokamak plasma radiation diagnostics: SXR poloidal tomography”, Proceedings of SPIE, volume 9662.
• [9] T. Czarski, M. Chernyshova, K.T. Pozniak, G. Kasprowicz, W. Zabolotny, P. Kolasinski, R. Krawczyk, A. Wojenski, P. Zienkiewicz, (2015) „Serial data acquisition for the X-ray plasma diagnostics with selected GEM detector structures”, Journal of Instrumentation, volume 10, number 10.
• [10] A. Wojenski, K. Pozniak, G. Kasprowicz, W. Zabolotny, A. Byszuk, P. Zienkiewicz, M. Chernyshova, T. Czarski, (2015) „Concept and current status of data acquisition technique for GEM detector based SXR diagnostics”, Fusion Science and Technology, (w druku).
• [11] A. Wojenski, G. Kasprowicz, K. T. Pozniak, W. Zabolotny, A. Byszuk, B. Juszczyk, P. Kolasinski, R. D. Krawczyk, P. Zienkiewicz, M. Chernyshova, T. Czarski, (2015) “FPGA based charge acquisition algorithm for soft x-ray diagnostics system”, Proceedings of SPIE, volume 9662.
• [12] P. Kolasinski, K. T. Pozniak, T. Czarski, A. Byszuk, M. Chernyshova, G. Kasprowicz, R. D. Krawczyk, A. Wojenski, W. Zabolotny, (2015) “Fast data transmission from serial data acquisition for the GEM detector system”, Proceedings of SPIE, volume 9662.
• [13] T. Carski, et al. (2015) On line separation of overlapped signals from multi-time photons for the GEM based detection system, Proceedings of SPIE, volume 9662.
• [14] P. Kolasinski , et al., (2014) "Serial Data Acquisition for GEM-2D detector", Proceedings of SPIE, volume 9290.
• [15] R. D. Krawczyk, et al., (2015) "Introducing parallelism to histogramming functions for GEM systems", Proceedings of SPIE, volume 9662.
• [16] A. Wojenski, G. Kasprowicz, K. T. Pozniak, B. Juszczyk, P. Zienkiewicz, (2015) “Distributed diagnostic system for tokamaks high-voltage power supply section”, Proceedings of SPIE, volume 9662.
• [17] A. Wojeński, K. T. Poźniak, G. Kasprowicz, W. Zabolotny, A. Byszuk, P. Zienkiewicz, M. Chernyshova, T. Czarski (2015) „Fast data acquisition measurement system for plasma diagnostics using GEM detectors”, Proceedings of Science.
• [18] K. T. Poźniak, et. al., (2016) „Elektroniczne systemu pomiarowe do diagnostyki gorącej plazmy tokamakowej”, Elektronika 2/2016.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).