AMANEQ (連続読み出しDAQ用フロントエンド主回路)

概要

J-PARC E50実験ではトリガーレスでFEEからデータを収集し、ソフトウェアで選別お行う連続読み出しDAQの導入を進めている。

連続読み出しDAQにおけるFEEは全ヒットデータをPCへ送信する必要がある事かから、高速なデータリンクと十分な容量のバッファを有する必要がある。

本回路はE50実験におけるFEEの中心的役割を果たす予定であり、名称を

A main electronics for network oriented trigger-less data aquisition system (AMANEQ) とする。

10GbE版SiTCPであるSiTCP-XGを使用し、2GbのDDR3 SDRAMを搭載する。

これまでJ-PARCハドロンで開発した資産の再利用のため、メザニンスロットをHadron Universal Logic module (HUL) と互換とする。

メンバー

本多良太郎 (代表: KEK 素核研)
高橋智則 (理化学研究所)
池野正弘 (KEK 素核研)
庄子正剛 (KEK 素核研

機能・特徴

基板特徴

基板サイズ

VME 6Uサイズ（サイズのみ。VMEバスは存在しない。）
バックプレーンや電源がないVMEサブラックに挿入可能

FPGA

Kintex-7, XC7K-160T-2FFG676 (speed grade -2)

DDR3-SDRAM

最大DDR3-1333で動作, バス幅16ビット
容量2Gb

データ通信

10Gbpsまで通信可能なGTXトランシーバを2つSFP+モジュールに接続。
SiTCPおよびSiTCP-XGで通信可能。SiTCPは2つ実装可能であり、2リンクで通信可能。

メイン入力ポート

64ch差動入力, LVDS/ECLをサポート, HULと互換

メザニンスロット

HULと互換のスロットを2つ搭載。HR-TDCなどHULの資産が利用可能。
どうしてもIOを追加したい場合要に、差動1ペア、単一単2本が接続可能な小型メザニンスロットが上部に存在。

マスタークロック受信

MIKUMARI link protocol

電源

DC 35V（それよりも低くても可）

NIM I/O

入力x2, 出力x2

FPGA機能

Skeleton [Github repository]
Streaming low-resolution TDC [Github repository]
- 連続読み出しの1ns精度TDC
Streaming high-resolution TDC
- 連続読み出しの23 ps精度TDC
- Str-HRTDC Base [Github repository]
- Mezzanine Str-HRTDC [Github repository]
Mikumari ClockRoot [Github repository]
Mikumari ClockHub [Github repository]

公開予定リソース

回路図（Open-Itメンバー以外で必要な場合は本多へ問い合わせてください）
基板開発のまとめ（Open-Itメンバーのみ）
User guide

ハードウェア

AMANEQ（親基板）（GN-2006-4）

MIKUMARIを使ってクロックを受信する場合、GN-2006-1,2,3ではMini-mezzanine CRVを必要とします。

HUL用のmezzanine cardを利用することが可能です。

AMANEQ専用mezzanine cardのリスト

Mezzanine cardはHULと互換です。以下にはAMANEQ専用のものだけリストします。

1. Clock-Data Distributer Optical (CDD-OPT) v2 (GN-2140-2)

MIKUMARIを使って複数の回路をクロック同期するための拡張カードです。

16個の光ファイバーモジュールを挿入可能であり、最大16台の下流モジュールを同期できます。

2スロット占有する大型メザニンカードです。

回路図

2. Mini-mezzanine Clock Receiver (CRV) (GN-2139-2)

古いバージョンのAMANEQ（GN-2006-1,2,3）がMIKUMARI経由でクロック同期を受ける際に必要な子基板です。

AMANEQ右上の小スロットに搭載します。

回路図

図・写真等

AMANEQの写真

VME 6Uサイズ基板であるがVMEであればバックプレーンとなる側に信号入力がある。

この関係からHULとはメザニンは180度反対に接続される。

pic-AMANEQ

Mezzanine card CDD-OPT v2の写真

AMANEQ専用メザニンカード。2スロットを占有する。

pic-cddopt