Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

TRIDAQ Systems in HEP Experiments at LHC Accelerator

Zagoździńska A., Romaniuk R. S, Poźniak K. T., Zalewski P.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2013

|

Vol. 59, No. 4

415-421

EN

The paper describes Trigger and Data Acquisition (TRIDAQ) systems of accelerator experiments for High Energy Physics. The background for physics research comprises assumptions of the Standard Model theory with basic extensions. On this basis, a structure of particle detector system is described, with emphasis on the following functional blocks: Front-End Electronics, Trigger and DAQ systems. The described solutions are used in the LHC experiments: ATLAS, ALICE, CMS and LHCb. They are also used in other accelerator experiments. Data storage and processing functionality is divided into two hardware systems: Trigger and Data Acquisition, that are dependent on each other. High input data rate impose relevant choices for the architecture and parameters of both systems. The key parameters include detailed system structure and its overall latency. Trigger structure is defined by the physics requirements and the storage capability of DAQ system. Both systems are designed to achieve the highest possible space and time resolution for particle detection. Trigger references are reviewed [1]–[39] as well as chosen accelerator research efforts originating in this country [40]–[83].

2

Wtyczka do Eclipse dla kodów źródłowych VHDL : funkcjonalności

Niton B., Poźniak K. T., Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 7

125-132

PL

W artykule omówiono autorską aplikację wspomagającą pisanie i edycję kodów źródłowych w języku VHDL. Opisano implementację opartą o program VEditor, który jest dostępny na wolnej licencji. Tak więc praca uzupełni wolną licencję. We wstępie krótko scharakteryzowano dostępne na rynku narzędzia wspomagające projektowanie w języku VHDL, szczególnym uwzględnieniem wtyczek do środowiska Eclipse oraz programu Emacs. Przedstawiono szczegółowe właściwości opracowanej wtyczki takie jak koncepcję rozszerzeń programistycznych oraz rezultaty działania formatera, refaktoryzatora, ukrywacza kodu, oraz innych autorskich dodatków do programu VEditor.

EN

The paper presents an original application, written by authors, which supports writing and edition of source codes in VHDL language. An implementation is described, based on VEditor. VEditor is a free license program. Thus, the work presented in this paper extends this free license. The introduction characterizes shortly available tools on the market which serve for aiding the design processes of electronic systems in VHDL. Particular attention was put on plug-ins to the Eclipse environment and Emacs program. There are presented detailed properties of the written plug-in such as: programming extension conception, and the results of the activities of formatter, refactorizer, code hider, and other new additions to the VEditor program.

3

Wtyczka do środowiska "Eclipse" dla edytora kodów źródłowych VHDL z zaawansowanym systemem formatowania tekstu

Niton B., Poźniak K. T., Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

124-127

PL

W artykule opisano koncepcję oraz realizację wtyczki do środowiska Eclipse przeznaczoną do edycji kodów źródłowych w języku opisu sprzętu VHDL. Przedstawiono autorskie rozwiązanie systemu formatującego dla kodów źródłowych VHDL rozszerzające możliwości programu VEditor bazującego na wolnej licencji. Zaprezentowano wynik działania systemu formatującego na wybranych przykładach kodach źródłowych VHDL.

EN

The paper describes an idea and realization of a smart plug-in to the Eclipse software environment. The plug-in is predicted for editing of the VHDL source code. It extend considerably the capabilities of the VEditor program, which bases on the open license. There are presented the results of the formatting procedures performed on chosen examples of the VHDL source codes.

4

Modeling of Synchronous Data Streams Processing in the RPC Muon Trigger System of the CMS Experiment

Poźniak K. T.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2010

|

Vol. 56, No. 4

489-502

EN

This paper presents signal synchronization aspects in a large, distributed, multichannel RPC Muon Trigger system in the CMS experiment. The paper is an introduction to normalized structure analysis methods of such systems. The method introduces a general model of the system, presented in a form of a network of distributed, synchronous, pipeline processes. The model is based on a definition of a synchronous data stream and its formal, fundamental properties. Theoretical considerations are supported by a practical application of synchronous streams and processes management. The following processes were modeled and implemented in hardware: window synchronization, derandomization, data concentration and generation of test pulses. There are presented chosen results of the model application in the CMS experiment.

5

Multitasking measuring system of the Backing Calorimeter for the ZEUS experiment at the HERA accelerator

Poźniak K. T.

Metrology and Measurement Systems

|

2007

|

Vol. 14, nr 2

307-327

EN

The paper is devoted to the subject of application of a complex measurement system in HEP experiments. The measurement system is electronic, FPGA-based, multi-channel and distributed. The application is the Backing Calorimeter (BAC) located in an international ZEUS experiment at the HERA ring accelerator of counter-propagating particles, DESY Hamburg. The hadron-electron ring accelerator HERA is concisely characterized in the introductory part of the paper. Actually, the HERA accelerates electrons or positrons and protons. The particle collision takes place in detectors. One of them is ZEUS. The structure of ZEUS is presented with emphasis on the metrological requirements. These requirements are to obtain a good space and time resolution of measurements for numerable physical values. The measurements are taken from images of particle collisions. The measurement subsystems of the BAC detector are described. The BAC is equipped with over 40000 nondependent channels for position measurement, over 2000 channels for energy measurement. It possesses a local functional block of position and energy trigger, as well as modules for data acquisition. The functional structure of the system is presented in the context of task requirement superimposed by the ZEUS. These requirements are: global triggering system of the whole experiment, data acquisition and tests. The hardware solutions are included for particular parts of the measurement systems. Examples are presented of measurement results obtained from the ZEUS experiment. An original author's idea is debated to integrate the functional layers of the complex measurement system with a superimposed diagnostic layer. The aim is to have operator's access to the current on-line quality assessment of TRIDAQ measurement system for ZEUS. This includes the ability to detect, localize and prevent randomly appearing irregularities in system software and hardware.

6

Konwerter skryptu Matlab na kod C do procesorów osadzonych w systemie LLRF akceleratora liniowego FLASH

Bujnowski K., Siemionczyk A., Pucyk P., Szewiński J., Poźniak K. T., Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 6

19-22

PL

Scharakteryzowano zasadę działania lasera, wykorzystującego wysokoenergetyczne elektrony do wytwarzania spójnej wiązki promieniowania. Omówiono laser FLASH, który wytwarza femtosekundowe, intensywne impulsy w zakresie promieniowana ultrafioletowego i umożliwia prowadzenie szeregu eksperymentów z zakresu fizyki, biologii, chemii, technologii materiałowej. Omówiono rolę systemu LLRF służącego do stabilizacji pola E- w nadprzewodzących wnękach akceleratora liniowego przyspieszającego swobodne elektrony. Przedstawiono wykorzystywany aktualnie system kontroli bazujący na układach FPGA i jego zadania funkcjonalne, w tym realizacje algorytmów identyfikacji parametrów wnęki opracowanych i wykonywanych w środowisku Matlab. W głównej części pracy omówiono zagadnienie implementacji algorytmu identyfikacji parametrów wnęki w procesorze PowerPC wbudowanym w układ FPGA Virtex HPro. Przedstawiono budowę konwertera skryptów Matlaba na kod C, przeznaczonego do zastosowania w systemach zagnieżdżonych. Generowany kod jest optymalizowany pod względem objętości oraz przenośności między rozmaitymi platformami sprzętowymi. Opisano strukturę funkcjonalną konwertera i zasadę jego działania oraz zrealizowaną konstrukcję programistyczną konwertera z wykorzystaniem narzędzi FLEX i BIZOS.

EN

In the introduetion, the paper reminds the construetion and a way of acting for a free eleetron laser (FEL). There are used highly energetic eleetrons to generate a pulsed, coherent photon beam. FLASH laser is described, which generates femtosecond VUV pulses for experimental applications in physics, biology, chemistry, materiał research etc. Low Level RF control systems (LLRF) was described. The system serves for stabilization of the E-M field in the supercondueting niobium reso-nant microwave cavities. These cavities arranged in series are a linear accelerator for free eleetrons. The used LLRF systems bases on FPGA technology and embedded microprocessors. Functions of the systems were listed as well as used algorithms for cavity parameters identification. These algorithms were prepared originally in Matlab. The main part of the paper presents implementation of the cavity parameters identification algorithm in a PowerPC processor embedded in the FPGA circuit VirtexllPro. A construetion of a very compact Matlab script converter to C code was presented, referred to as M2C. The application is designed specifically for embedded systems of very confined resources. The generated code is optimized for the weight. The code should be transferable between different hardware platforms. The converter generates code for Linux So and for stand-alone applications. Functional structure of the program was described and the way it is acting.

7

Modularny system fotoniczny z programowalną warstwą sterowania i komunikacji w układzie FPGA

Dybko A., Graczyk R., Poźniak K. T., Romaniuk R. S.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2006

|

Vol. 52, z. 4

655-668

PL

W pracy przedstawiono modularny system fotoniczny wyposażony w programowalny układ FPGA dużej skali, optyczne łącza synchronicznej transmisji gigabitowej oraz zaimplementowane przemysłowe interfejsy komunikacyjne. Omówiono zadania funkcjonalne dla poszczególnych bloków urządzenia oraz krótko scharakteryzowano rozwiązanie warstwy sprzętowej uzyskane w realizacji niniejszego projektu. Przedstawiono praktyczne przykłady zastosowań systemu w fotonicznych układach pomiarowych.

EN

The paper concisely presents a functional idea and hardware realization of a Modular Photonic System. Solution of the system structure is composed of nondependent nodes connected by a network of gigabit optical links. The node construction was standardized via the application of a central, large FPGA chip, implementation of a considerable number of basic and universal communication interfaces (like Ethernet, USB, CAN, RS-232 and others), implementation of industrial interfaces (VME, VXI, ATCA in the future) and inclusion of universal PMC slots for photonic interfaces. Different functional requirements are realized in the FPGA chip. There is a possibility to reconfigure easily, reversibly and comparatively fast the FPGA chip. Tree sockets for universal embedded boards in the PMC standard were implemented. This provides exchangeability of dedicated interfaces for various devices. The FPGA chip realizes also fitting of requested functionalities for servicing of photonic devices or their interfaces. The work concerns application of the described system for quality determination of drinking water. A multi-parameter sensor was used for monitoring of drinking water parameters in industrial conditions. The following parameters are determined: pH, concentration of ions — calcium and heavy metals (zinc, cadmium, lead, mercury). The practical functionality of the constructed system has been checked during long term investigations. The calibration results for a number of used chemical sensors were presented. There are carried broad developmental works on a large, distributed, photonic network based, telemetrie system fit to the requirements of industrial conditions. The aim is that the photonic telemetrie system cooperates seamlessly with the large municipal water — sewage network. It enables monitoring of current system parameters in the municipal environment. Creation of maps for parameter distribution will be one of the aims.

8

Wbudowany system komputerowy jako sterownik płyt kontrolno-pomiarowych do sterowania LLRF w akceleratorze

Zabołotny W. M., Roszkowski P., Husejko M., Romaniuk R. S., Poźniak K. T., Kierzkowski K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 7

61-64

PL

Artykul zawiera ogolne rozwazania na temat przydatnosci wbudowanych systemow komputerowych do realizacji systemow sterowania w ptytach kontrolno-pomiarowych dla eksperymentow fizyki wysokiej energii. Oprocz tego przedstawiono opis prototypowego wbudowanego systemu komputerowego, umozliwiajacego sterowanie ptytami LLRF projektu TESLA. Stowa kluczowe:

EN

The paper presents general considerations regarding application of embedded computer systems as controllers for control & measurement boards in high energy physics experiments. The paper describes also an example implementation of the embedded control system used for LLRF boards in TESLA experiment.

9

Sterowanie oraz akwizycja danych w systemie SIMCON 2.1

Koprek W., Czarski T., Kaleta P., Pucyk P., Szewiński J., Poźniak K. T., Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 7

45-50

PL

Artykuł opisuje zintegrowany system kontrolera i symulatora nadprzewodzącej, wąskopasmowej, niobowej wnęki rezonansowej przeznaczonej do budowy akceleratora TESLA. Prezentowany system jest obecnie wykorzystywany w testach aplikacyjnych lasera VUV FEL a w dalszej kolejności do Europejskiego Lasera Rentgenowskiego. Kontroler bazuje na układzie programowalnym Virtex II usytuowanym na płycie testowej Xtreme Development Board Nallatech. Konfiguracji układu FPGA dokonano w języku VHDL. Efektywna praca z systemem wymaga możliwości szybkiego ustawienia parametrów sterujących oraz odczytania stanu urządzenia. Przedstawiono metody odczytu danych oraz funkcje i panele sterowania.

EN

The paper describes integrated system of hardware controller and simulator of the resonant superconducting, narrowband niobium cavity, originally considered for the TTF and TESLA in DESY, Hamburg (now predicted for the VUV and X-Ray FEL). The controller bases on a programmable circuit Xilinx Virtexll V3000 embedded on a PCB XtremeDSP Development Kit by Nallatech. The FPGA circuit configuration was done in the VHDL language. Efficiently work with system needs the possibility to set parameters and read the status of device in easy and fast way. This paper describes the methods of readout the data, control functions and control panels.

10

Modularna platforma do systemu sterowania akceleratorem TESLA

Poźniak K. T., Romaniuk R. S., Kierzkowski K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 7

36-39

PL

Opisano koncepcję funkcjonalnej uniwersalnej płyty bazowej do systemu kontrolnego LLRF projektu TESLA. Na płycie bazowej są osadzane specjalizowane moduły wykonawcze oparte na układach FPGA. Przedstawiono praktyczne opracowanie płyty bazowej wyposażonej w reprogramowalny układ kontrolny FPGA Cyclone oraz moduły komunikacji (VME oraz Embedded-PC z Ethemetem). Płyta dodatkowo zapewnia zasilanie dla układów FPGA oraz szybką wewnętrzną komunikację pomiędzy poszczególnymi modułami.

EN

The paper includes a description of predicted functionalities to be implemented in a universal motherboard (MB) for the next generation of LLRF control system for TESLA. The motherboard bases on a number of quasi--autonomous embedded executive modules. The modules are implemented in a few FPGA chips featured by the MB. The paper presents a practical design of the MB. The initial (basic) solution of the MB has the Cyclone as the chip where the board management is embedded. The board features communication modules - VME and micro, single chip PC with Ethernet. The board provides power supply for the FPGA chips. The board has fast internal communication between particular modules.

11

Konfiguracja systemu SIMCON 2.1

Koprek W., Czarski T., Pucyk P., Poźniak K. T., Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 7

40-44

PL

Opisano zintegrowany system kontrolera i symulatora nadprzewodzącej, wąskopasmowej, niobowej wnęki rezonansowej przeznaczonej do budowy akceleratora TESLA. Prezentowany system jest obecnie wykorzystywany w testach aplikacyjnych lasera VUV FEL a w dalszej kolejności do Europejskiego Lasera Rentgenowskiego. Kontroler bazuje na układzie programowalnym Virtex II usytuowanym na płycie testowej Xtreme Development Board Nallatech. Konfiguracji układu FPGA dokonano w języku VHDL. Urządzenie może pracować w różnych konfiguracjach sprzętowych i programowych. Artykuł opisuje możliwe konfiguracje oraz czynności, które muszą zostać wykonane w celu uzyskania wymaganej konfiguracji.

EN

The paper describes integrated system of hardware controller and simulator of the resonant superconducting, narrowband niobium cavity, originally considered for the TTF and TESLA in DESY, Hamburg (now predicted for the VUV and X-Ray FEL). The controller bases on a programmable circuit Xilinx Virtexll V3000 embedded on a PCB XtremeDSP Development Kit by Nallatech. The FPGA circuit configuration was done in the VHDL language. The device can work in different hardware and software configurations. The paper describes in details the possible configurations and actions which are need to perform in order to achieve desirable configuration.

12

Gigabitowy moduł optoelektroniczny do systemu LLRF TESLA

Poźniak K. T., Romaniuk R. S., Jałmużna W., Ołowski K., Perkuszewski K., Zieliński J., Kierzkowski K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 7

55-60

PL

Zaprezentowano koncepcję oraz realizację gigabitowego optycznego dystrybutora danych synchronicznych do systemu kontrolnego LLRF eksperymentu TESLA. Projekt oparto na programowalnym układzie FPGA Cyclone oraz komercyjnych układach serdes i konwerterach optycznych. Moduł jest osadzony na płycie bazowej systemu LLRF, ktora zapewnia komunikację z systemem sterowania komputerowego, konfigurację matrycy FPGA, integrację z innymi modułami funkcjonalnymi oraz właściwe zasilanie. Opisano implementację sprzętową i oprogramowanie dla testów BER łącza optycznego oraz zamieszczono wyniki badań. Krótko scharakteryzowano obecnie dostępne w technologii FPGA protokoły szybkiej transmisji szeregowej.

EN

The paper presents the idea and realization of a gigabit synchronous data distributor designed to work in the LLRF control system of TESLA technology based X-ray FEL. The design bases on a relatively simple and cheap FPGA chip Cyclone. Commercially available SERDES (serializer/deserializer) and optical transceiver chips were applied. The optoelectronic module is embedded on the main LLRF BMB (backbone motherboard). The MB provides communication with the outside computer control system, programmable chip configuration, integration with other functional modules and power supply. The hardware implementation is here described and the used software for BER (bit-error-rate) testing of the multigigabit optical link. The measurement results are presented. The appendix contains a comparison between the available protocols of serial data transmission for FPGA technology.

13

Optical network and FPGAlDSP based control system for free electron laser

Romaniuk R. S., Poźniak K.T., Czarski T., Czuba K., Giergusiewicz W., Kasprowicz G., Koperek W.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2005

|

Vol. 53, nr 2

123-138

EN

The work presents a structural and functional model of a distributed low level radio frequency (LLRF) control, diagnostic and telemetric system for a large industrial object. An example of system implementation is the European TESLA-XFEL accelerator. The free electron laser is expected to work in the VUV region now and in the range of X-rays in the future. The design of a system based on the FPGA circuits and multi-gigabit optical network is discussed. The system design approach is fully parametric. The major emphasis is put on the methods of the functional and hardware concentration to use fully both: a very big transmission capacity of the optical fiber telemetric channels and very big processing power of the latest series of DSP/PC enhanced and optical I/O equipped, FPGA chips. The subject of the work is the design of a universal, laboratory module of the LLRF sub-system. The current parameters of the system model, under the design, are presented. The considerations are shown on the background of the system application in the hostile industrial environment. The work is a digest of a few development threads of the hybrid, optoelectronic, telemetric networks (HOTN). In particular, the outline of construction theory of HOTN node was presented as well as the technology of complex, modular, multilayer HOTN system PCBs. The PCBs contain critical sub-systems of the node and the network. The presented exemplary sub-systems are: fast optical data transmission of 2.5 Gbit/s, 3.125 Gbit/s and 10 Gbit/s; fast AlC and CIA multichannel data conversion managed by FPGA chip (40 MHz, 65 MHz, 105 MHz), data and functionality concentration, integration of floating point calculations in the DSP units of FPGA circuit, using now discrete and next integrated PC chip with embedded OS; optical distributed timing system of phase reference; and 1 GbEth video interface (over UTP or FX) for CCD telemetry and monitoring. The data and functions concentration in the HOTN node is necessary to make efficient use of the multigigabit optical fiber transmission and increasing the processing power of the FPGAlDSP/PC chips with optical I/O interfaces. The experiences with the development of the new generation of HOTN node based on the new technologies of data and functions concentration are extremely promising, because such systems are less expensive and require less labour.