Utilisation d une carte d acquisition format utca (GLIB) pour le prototypage d une ligne de DAQ destinée à l upgrade de CMS

Transcription

1 Utilisation d une carte d acquisition format utca (GLIB) pour le prototypage d une ligne de DAQ destinée à l upgrade de CMS Exemple d applications dérivées Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 1/14

2 LHC & CMS Tunnel LHC 27 km de long Site expérimental P5 Caverne CMS Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 2/14

3 Le détecteur CMS Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 3/14

4 Le détecteur CMS Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 4/14

5 Le trajectographe silicium de CMS Partie interne du Tracker de CMS Tracker Inner Barrel Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 5/14

6 Electronique Actuelle du Tracker de CMS APV AOH Senseurs M U X M U X CCU DOH DATA analogique FED (VME 9U) FEC (VME 9U) DAQ DCU PLL MUX APV Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 6/14

7 SHLC / Upgrade CMS SLHC = Augmenter la Luminosité du LHC x10 par rapport à la luminosité nominale : cm- 2 s cm- 2 s- 1 Passage de LHC à SHLC en plusieurs phases Phase 0 [ ] En cours Objectif : Atteindre les performances maximales théoriques (L = 2,3 x cm- 2 s- 1 ) sans aucune modification hardware Electronique DAQ & contrôle utilisée : VME Phase 1 [ ] Doit être opérationnelle fin 2016 Objectif : Atteindre les performances maximales théoriques (L = 5 x cm- 2 s- 1 )en gardant l'anneau LHC inchangé Implique des changements hardware dans les détecteurs, notamment les Pixels pour CMS Electronique utilisée pour les upgrades DAQ & Contrôle : utca? En cours de discussion Phase 2 [2021..??] Doit être opérationnelle vers 2021 Objectif : Atteindre les performances nominales SLHC (L = cm- 2 s- 1 ) Changements hardware lourds (anneau, trajectographe silicium pour CMS) Electronique utilisée pour les upgrades DAQ & Contrôle : utca Carte GLIB Liens optiques rapides (GBT) FrontEnd <-> BackEnd Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 7/14

8 Electronique envisagée pour l Upgrade Phase II CBC Concentrateur Senseurs 2S-P T module LP-GBT GLIB DATA (utca) Control, Clock, Trigger digital DAQ Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 8/14

9 La carte GLIB (Gigabit Link Interface Board) Connecteur microtca Basée sur un Virtex 6 4 E/S SFP+ natives Port Gbit Ethernet 2*2 MBytes (16 bits) RAM 2 connecteurs pour mezzanines, au format FMC Plus de détails ici : Présentation de P. Vicoudis sur la GLIB Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 9/14

10 Application à la physique des hautes énergies Emulation du chip GBT (GigaBit Transceiver 4,8 Gbit/s sur lien optique) Test et validation du protocole E-Link (transport de données bidirectionnel GBT <-> GBT) Bloc VDHL d émulation d un GBT, 1 bloc par ligne SFP+ Carte multi fonctions Peut servir de FED Peut servir de FEC Peut servir de FEC + FED Développement de bancs tests hors crate utca Qualification de l électronique frontale de l upgrade phase 2 de CMS Senseurs Silicium Chips CBC 1 & 2 Hybrides Premiers faisceaux test Ligne de DAQ complète compatible CMS software framework (XDAQ) Développement de bancs tests utilisant des crates utca Gestion des fonctionnalités offertes par les crate microtca Tous problèmes liés au facteur d échelle pour passer d un banc mono carte au système final Pour le trajectographe silicium actuel : 440 FEDs + 44 FECs Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 10/14

11 Choix de FMC 108 de chez 4DSP 8 voies de digitization 14-bit, 250MHz par voie Connecteurs SSMC sur le front pannel Autres applications à l IPHC Exemple d application à la physique nucléaire (1/3) Plus de détails sur la mezzanine ici : Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 11/14

12 Autres applications à l IPHC Exemple d application à la physique nucléaire (2/3) Système de numérisation générique de 100 à 250 Mhz sur 14 bits (avec des FMC108 de chez 4DSP) Différents algorithmes de trigger selon les signaux Calcul des énergies avec algorithme de déconvolution Jordanov sans temps mort de traitement Calcul des lignes de base, marquage des événements en pile-up ou saturation Enregistrement des oscillogrammes ou événements marqués ou les deux (mode mixte) Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 12/14

13 Autres applications à l IPHC Exemple d application à la physique nucléaire (3/3) Spectres mono-, bidimensionnels Discriminations Neutrons-gamma Entre couches d'un phoswich Mesures de temps entre deux détecteurs (TDC) Projet ANR Aphoden : Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 13/14

14 Conclusions & Perspectives Carte microtca développée par le CERN (GLIB) Dédiée, à l origine, à une utilisation dans la physique des hautes énergies Emulation de composants électroniques dédiés (GBT) Caractérisation de l électronique de front-end Conception de bancs test Utilisation en production DAQ Slow Control Trigger Champ d applications potentielles beaucoup plus large Physique nucléaire DAQ locales Systèmes de contrôle/commande Etc Journées VLSI de l IN2P3 L. Gross IPHC 14/14