Next Generation Data Acquisition System with Self-Recovery Mechanism

具有自我恢复机制的下一代数据采集系统

• 批准号: 21K03595
• 负责人: 中尾 幹彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03595/
• 关键词: 素粒子物理学実験; 大規模高速データ収集; 多チャネル光通信; 放射線耐性; FPGA; データ収集; 光通信路

素粒子物理学の超高輝度加速器実験の検出器内部で使用するデータ収集機器の放射線に対する信頼性への懸念は増え続けるばかりであるため、本研究は、回路に使用する素子そのものが故障する可能性があることを前提に多重化した受信回路の一部を待機状態に置き自己修復の機能を持たせることでデータ収集装置の高速光通信路に実質的な高放射線耐性を獲得させる実証研究である。設計段階から放射線耐性を備えた素子は、例えば宇宙空間での用途に開発されているが、必要な素子が必ずしも存在するとは限らないこと、および存在しても非常に高価でコストが見合わないことがほとんどである。そこで、本研究では市場の価格競争で価格の抑えられている素子の中から使用する素子を選別し、必要な機能を開発してゆく方針で進めている。当該年度は、本研究で試作する基板の机上での設計を中心に研究を進めた。多チャネル光通信素子として QSFP トランシーバを選定し、また予定している基板サイズに可能な限り多数搭載する設計を行った。回路基板で使用する FPGA について、さまざまな制約を考慮の上で選定を行い、年度当初の想定通り調達に年単位の時間がかかることが判明したため、調達を進めた上で、机上での基板の製計を進めた。FPGAの選定および実基板回路での使用を想定して既存の制御信号通信用ファームウェアを本研究で利用するための整備を進めた。また、JTAG信号の復元回路基板を用いて、光通信路のみで遠隔制御が可能であることを実証した。

This study is aimed at investigating the internal use of detectors for ultra-high brightness accelerators in particle physics. The possibility of failure of the circuit element is discussed in detail below. A part of the signal receiving circuit is in standby state. The function of self-repair is discussed in detail below. Design stage radiation preparation element, for example, outer space use development, necessary elements must exist, not limited to, not limited to, not limited to In this paper, we study the market competition, the use of elements, the selection of elements, the development of essential functions and the development of policies. During the year, this study was conducted on a trial basis and the design center of the substrate was developed. Multi-channel optical communication elements are selected, predetermined, and may be limited to most designs. Circuit board use FPGA, control, selection, annual initial planning, adjustment, annual unit time, determination, adjustment, on-board planning The use of FPGA's selected and implemented circuit board is considered to improve the existing control signal communication system. JTAG signals are used in complex circuit boards, and remote control of optical communication circuits is possible.