Next Generation Data Acquisition System with Self-Recovery Mechanism

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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。