Auslesekette eines hochaufl senden sipm hadronkalorimeters f r den linear collider
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Auslesekette eines hochauflösenden SiPM-Hadronkalorimeters für den Linear Collider PowerPoint PPT Presentation


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André Welker Bruno Bauss , Volker Büscher, Reinhold Degele , Sascha Krause, Yong Liu, Lucia Masetti, Chau Phi, Uli Schäfer, Rouven Spreckels , Stefan Tapprogge , Rainer Wanke. Auslesekette eines hochauflösenden SiPM-Hadronkalorimeters für den Linear Collider.

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Auslesekette eines hochauflösenden SiPM-Hadronkalorimeters für den Linear Collider

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Presentation Transcript


André Welker

Bruno Bauss, Volker Büscher, Reinhold Degele, Sascha Krause, Yong Liu, Lucia Masetti, Chau Phi,

Uli Schäfer, Rouven Spreckels, Stefan Tapprogge, Rainer Wanke

Auslesekette eines hochauflösenden SiPM-Hadronkalorimeters für den Linear Collider

77. DPG Frühjahrstagung

TU Dresden, Mrz. 04, 2013


International Linear Collider (ILC)

Kavität

Strahl

Strahl

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

2


HCAL

Eisen-Joch

Spule

ECAL

International Large Detector (ILD)

LDA

TPC

Strahl

15m(Größenverhältnis wie CMS)

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

3


HCAL

Eisen-Joch

Spule

ECAL

International Large Detector (ILD)

LDA

TPC

Strahl

15m(Größenverhältnis wie CMS)

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

3


HCAL

Eisen-Joch

Spule

ECAL

International Large Detector (ILD)

LDA

TPC

Strahl

15m(Größenverhältnis wie CMS)

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

3


Übersicht:

Auslesekette

DIF: Detektor Interface

LDA: Datenaggregator

ODR: Datenschreiber

Takt- und Kontrollkarte

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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  • Funktion:

  • HoheTaktstabilitätimgesamtenDetektor

  • Konfigurationsinterfaceüber Ethernet

    • ZurEinstellungunterschiedlicher Running-Modi

    • Für Feedback-Funktionen

Die Takt- und Kontrollkarte (CCC)

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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FPGA-Kontrolliertes CCC-Board:

Hier neues CCC einfügen

CCC am Testbeam (Front):

Altes CCC-Version am TB

CCC am Testbeam (Draufsicht):

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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6U-VME Fan-Out Board:

1. CCC-Board:

Das CCC

SYNC

ASYNC

USER

TTL IN

ETH

TTL OUT

Zedboard

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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6U-VME Fan-Out Board:

2. Fan-Out Boardlayout:

Fan-Out Board am Testbeam:

Fan-Out

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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VierHaupt-Modi und 13 Befehle:

(z.B. Status, manueller Trigger, fallendeFlanke, Reset)

Nur Spill:

42

62

Test-mode

ILC-mode

Testbeam-mode

Test-mode

U

Betriebs-Zustände

62

42

42

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x

42

62

62

42

t

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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VierHaupt-Modi und 13 Befehle:

(z.B. Status, manueller Trigger, fallendeFlanke, Reset)

Nur Spill:

42

62

ILC-mode (TB Datenkontrolle)

TB-Modus: Konfig. Auslesezeit

TB-Modus: Konfig. Datenrate

Test-Modus

U

Betriebs-Zustände

62

42

42

62

62

x

42

62

62

42

t

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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VierHaupt-Modi und 13 Befehle:

(z.B. Status, manueller Trigger, fallendeFlanke, Reset)

Nur Spill:

42

62

ILC-mode (TB Datenkontrolle)

TB-Modus: Konfig. Auslesezeit

TB-Modus: Konfig. Datenrate

Test-Modus

U

Betriebs-Zustände

Starte, bei fallender Spill-Flanke

62

42

42

62

62

x

42

62

62

42

t

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VierHaupt-Modi und 13 Befehle:

(z.B. Status, manueller Trigger, fallendeFlanke, Reset)

Nur Spill:

42

62

ILC-mode (TB Datenkontrolle)

TB-Modus: Konfig. Auslesezeit

TB-Modus: Konfig. Datenrate

Test-Modus

U

Betriebs-Zustände

Starte, bei fallender Spill-Flanke

Stoppe, bei steigender Spill-Flanke

62

42

42

62

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x

42

62

62

42

t

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VierHaupt-Modi und 13 Befehle:

(z.B. Status, manueller Trigger, fallendeFlanke, Reset)

Nur Spill:

NurBusy:

42

62

ILC-mode (TB Datenkontrolle)

TB-Modus: Konfig. Auslesezeit

TB-Modus: Konfig. Datenrate

Test-Modus

U

Betriebs-Zustände

Starte, bei fallender Spill-Flanke

Stoppe, bei steigender Spill-Flanke

62

42

42

62

62

x

42

62

62

42

t

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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VierHaupt-Modi und 13 Befehle:

(z.B. Status, manueller Trigger, fallendeFlanke, Reset)

Nur Spill:

Nur Busy:

NurBusy-Änderung:

42

62

ILC-mode (TB Datenkontrolle)

TB-Modus: Konfig. Auslesezeit

TB-Modus: Konfig. Datenrate

Test-Modus

U

Betriebs-Zustände

Starte, bei fallender Spill-Flanke

Stoppe, bei steigender Spill-Flanke

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42

42

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62

x

42

62

62

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t

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VierHaupt-Modi und 13 Befehle:

(z.B. Status, manueller Trigger, fallendeFlanke, Reset)

Nur Spill:

Nur Busy:

Nur Busy-Änderung:

Spill und busy:

42

62

ILC-mode (TB Datenkontrolle)

TB-Modus: Konfig. Auslesezeit

TB-Modus: Konfig. Datenrate

Test-Modus

U

Betriebs-Zustände

Starte, bei fallender Spill-Flanke

Stoppe, bei steigender Spill-Flanke

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42

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x

42

62

62

42

t

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HierTaktmessungen des CCC mit FAN-OUT alle 8 Kanäle

Messungen

Keine Vorhanden….

CCC ist in Frankreich…

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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HCAL

ILD und das LDA

LDA

15m(Größenverhältnis wie CMS)

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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Übersicht:

Auslesekette

DIF: Detektor Interface

LDA: Datenaggregator

ODR: Datenschreiber

Takt- und Kontrollkarte

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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Übersicht:

Auslesekette

DIF: Detektor Interface

LDA: Datenaggregator

ODR: Datenschreiber

Datenaggregator

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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32Segmente(16inφ,2inz)

ILD und das LDA

  • Kalorimeter im Magneten

  • 48Lagen pro halben Oktant

  • 6*3 PCBsproLage, 2592 Kanäle

  • →8 Millionen Kanäle im AHCAL

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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ILD barrel :

ILD und das LDA

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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ILD barrel :

ILD und das LDA

  • Auslesen von 2 HCAL Segmenten

    • 96 Lagen müssen

    • ausgelesen werden

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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HCAL Kabelkanal mit Kühlrohren

ILD barrel :

ILD und das LDA

  • Auslesen von 2 HCAL Segmenten

    • 96 Lagen müssen

    • ausgelesen werden

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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HCAL Kabelkanal mit Kühlrohren und TPC-Kabel

ECAL Kabelkanal

ILD barrel :

ILD und das LDA

  • Auslesen von 2 HCAL Segmenten

    • 96 Lagen müssen

    • ausgelesen werden

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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HCAL Kabelkanal mit Kühlrohren und TPC-Kabel

ECAL Kabelkanal

ILD barrel :

ILD und das LDA

  • Auslesen von 2 HCAL Segmenten

    • 96 Lagen müssen

    • ausgelesen werden

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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LDA integriert in den Kabelkanal:

Hier aktuelles LDA einbinden

Position des LDAs

André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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  • Bestehendaus 4 Teilen:

  • Dreipassive PCBs:

    • Die 96 HDMI-Konnektorenbefindensich auf diesen PCBs.

  • EineaktivePCB:

  • für Tests und schnelleReparaturenist der aktiveTeilalsTochtermodulgehalten.

  • Aktiv und Passiv

    Lösung:

    LDA mit Star-Flex-Kabel:

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    • Bestehendaus 4 Teilen:

    • Drei passive PCBs:

      • Die 96 HDMI-Konnektorenbefindensich auf diesen PCBs.

  • Eineaktive PCB:

  • für Tests und schnelleReparaturenist der aktiveTeilalsTochtermodulgehalten.

  • Aktiv und Passiv

    Lösung:

    LDA mit Star-Flex-Kabel:

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    Aktiv und Passiv

    • Bestehendaus 4 Teilen:

    • Drei passive PCBs:

      • Die 96 HDMI-Konnektorenbefindensich auf diesen PCBs.

  • Eineaktive PCB:

  • für Tests und schnelleReparaturenist der aktiveTeilalsTochtermodulgehalten.

  • Lösung:

    LDA mit Star-Flex-Kabel:

    Mittel-Modul

    linker Flügel

    rechter Flügel

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    Neue Leiterplatte hier hinein?

    PassivePCBs:

    1. Flügelmit 18 HDMI-Konnektoren:

    LDA

    450mm

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    LDA

    PassivePCBs:

    2. Mittel-Modulmit 12 HDMI-Konnektoren:

    DATA/BUSY

    DATA/BUSY

    TRIG/CLK/DATA

    TRIG/CLK/DATA

    400mm

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    LDA

    Neue Leiterplatte hier hinein?

    Passive PCBs:

    3. FPGA Mezzanine:

    Mars-ZX3

    Zync

    110mm

    • Erste Tests mitdemneuenZynqProzessor auf dem Mars-ZX3 PCB:

      • New Xilinx FPGA/processor (108 I/Os), needed 490

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    LDA-Hardware

    • Tochter-Modul

    FPGA

    FPGA

    FPGA

    FPGA

    RJ45

    80mm

    MARS

    SD

    HDMI-CCC

    280mm

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    LDA-Hardware

    • Mittel-Modul

    30 HDMI-Connector

    99mm

    390mm

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    Daten:

    1 SPIROC max. 18696bits (8bits ID, 256bits Zeitstempel, 9216bits TDC, 9216bits Daten)

    Anfallende Datenmenge

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    Daten:

    1 SPIROC max. 18696bits (8bits ID, 256bits Zeitstempel, 9216bits TDC, 9216bits Daten)

    Pro Reihe max. 24 SPIROCs

    Anfallende Datenmenge

    Strahlstruktur:

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    Daten:

    1 SPIROC max. 18696bits (8bits ID, 256bits Zeitstempel, 9216bits TDC, 9216bits Daten)

    Pro Reihe max. 24 SPIROCs

    Max. 3 Reihen  72 SPIROCs pro DIF  1346112 bits (pro 200ms)

     829,9kB/s

     96 x 829,9 kB/s max. 100MB/s mit 1GBit Ethernet

     77,03MB/s maximal anfallende Datenmenge

    Anfallende Datenmenge

    Strahlstruktur:

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    HBU 2013 Mai TB (DESY)

    DAQ HCAL (Ethernet)

    Strahl

    Strahl-Stop

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    • Struktur:

    • CCC: Die Takt- und Kontrollkarte sichert

      • den Kalorimetern einen stabilen, verzögerungsfreien Takt im gesamten Detektor zu

      • die Steuerung der Auslesekette über verschiedene Befehle?

    • LDA: Der Datenaggregator sichert

      • die verzögerungsfreie Taktweitergabe an die einzelnen Kalorimeterlagen

      • die parallele Auslese der 96 Hadronkalorimeterlagen pro Oktant, sowie die Übertragung der Daten über einen Gigabit-Uplink an den Datenspeicher.

    Zusammenfassung

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    GibtesFragen?

    IchbedankemichfürIhreAufmerksamkeit!

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    Backup

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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    Backup

    André Welker, 77. DPG-Frühjahrstagung, Dresden, Mrz. 04, 2013

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