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Hadron Universal Logic Module

概要
ハドロン実験では実験ごとにトリガー条件などの要求が異なり、汎用ロジックモジュールを用いた様々なトリガーが構築され使用されている。
現在そのためにはTULと呼ばれる過去に開発されたモジュールが使用されているが、現在様々な問題を抱えており新しいモジュールの開発が待たれている。そこで、Kintex7にSiTCPを搭載した新型汎用ロジックモジュールを開発する。
メンバー 
  • 本多良太郎(代表:大阪大学・特任研究員) 連絡先:honda@km.phys.sci.osaka-u.ac.jp
  • 三輪浩司(東北大、助教)
  • 細見 健二(JAEA、博士研究員) 
  • 池野正弘(KEK 専任技師)
  • 内田智久(KEK 准教授) 
機能・特徴
Kintex7を搭載し、RJ45を実装してGbE SiTCPをサポートする。
フロントパネルに64ch分の入力もち、更に拡張ボードを2枚さす事が可能で、最大128ch入力を受け付ける。
入力可能信号規格はLVDS/ECLを最低限サポートするものとする。
基盤はVME 6U規格とする。パワーはJ1から+5Vを給電し、ACアダプタでも動作するようにする。VMEバスによる会話はサポートしない。
FPGA回路の変更で様々な用途に使えるようにする。マトリックストリガーの構築やMHTDCやスケーラとしての動作を予定している。
公開リソース

リリースパッケージ

FPGAファームウェアやソフトウェア、ユーザーガイドが含まれたパッケージです。
このパッケージに含まれるものが常に最新版になります。

ハードウェア

Open-Itメンバーのみ公開のアイテムについては、属性がmemberになっています。
本プロジェクトの開発メンバー以外で入手したい場合は本多までご連絡ください。
Hadron Universal Logic (HUL) controller (親基板) (GN-1573-1)
  • 仕様書 (ユーザーガイドを参照してください。)
  • 回路図 (Open-Itメンバーのみ公開とします。)
  • PCB作成まとめ (Open-Itメンバーのみ公開とします。)
     
HUL Mezzanine cards (子基板)のリスト
1. Drift Chamber Reciever (DCR) v1 (GN-1573-S1)
LVDS (もしくは相当のcommon mode電圧の差動信号)を受け付ける子基板。
基本的にK1.8で使われているASD (gna200)を受けることを想定している。
  • 仕様書 (ユーザーガイドを参照してください。)
  • 回路図 (Opent-Itメンバーのみ公開とします。)
 
2. Drift Chamber Reciever (DCR) v2 (GN-1626-1)
DCRはLVDSしか受けれないため、ECLも受けれるように拡張したメザニン。
一度LVCMOSへ変換するためDCR v1よりも多少割高。
  • 仕様書 (ユーザーガイドを参照してください。)
  • 回路図 (本多へ連絡をください。Open-Itメンバーのみ公開とします。)
 
3. Receiver Module (RM) (GN-1627-1)
K1.8で使われているMTM-RMシステムのトリガー配布システムの、レシーバーモジュール。
  • 仕様書 (ユーザーガイドを参照してください。)
  • 回路図 (本多へ連絡をください。Open-Itメンバーのみ公開とします。)
 
4. Extended NIM I/O (Ex-NIM) (coming soon)
LEMOコネクタが16 ch分搭載された基板であり、ジャンパで入力か出力かをチャンネル毎に決めることが出来る。
 

ソフトウェア (FPGA firmware + コンピューターソフト)

三次元マトリックストリガー
J-PARC E07実験で使われたTOFxFBHxSCHの3次元コインシデンストリガー。DCR v1が2枚必要。

Receiver module (HUL_RM)
Mezzanine Receiver Moduleをマウントして、MTMからのトリガー情報を受け取りKEK-VME J0へその情報を流すためのファームウェア。
また、RMが受け取った情報をネットワークで転送するDAQモジュールとしても利用することができる。
現在の最新版はVersion 1.2 (2017.01.24現在)
  • ファームウェアおよびソフトウェア (リリースパッケージに同梱)

Scaler (HU_Scaler)
300 MHzサンプリングのスケーラモジュール。DCRv1かv2をマウントすることで最大128chのスケーラデータを取得可能。
スケーラデータはネットワーク転送される。
現在の最新版はVersion 1.2 (2017.01.24現在)
  • ファームウェアおよびソフトウェア (リリースパッケージに同梱)

Multi-Hit TDC (HUL_MHTDC)
1bit = 0.83 ns精度のMulti-Hit TDC。14 us分のヒット情報をレコードできる。Leading/Trailing両エッジ対応。時間分解能はおよそ300ps。
DCRv1かv2をマウントすることで最大128ch分のヒット情報を記録できる。TDC情報はネットワーク転送される。
現在の最新版はVersion 1.2 (2017.01.24現在)
  • ファームウェアおよびソフトウェア (リリースパッケージに同梱)

     
図・写真等

Mezzanineを1つ取り付けた上体のHUL controller

modulepic

関連リンク

 

 

発表論文リスト
  • JPS 2016年秋季大会 (21pSK-11) 本多良太郎 J-PARCハドロン実験のための汎用ロジック回路、Hadron Universal Logic moduleの開発

 

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