Laurent Gross # 1 Système de Contrôle et dAcquisition de Données du Tracker de CMS CMS France 11 - 13 mai 2004 M. AgeronIPN - Lyon F. Drouhin UHA - Mulhouse.

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1 Laurent Gross # 1 Système de Contrôle et dAcquisition de Données du Tracker de CMS CMS France 11 - 13 mai 2004 M. AgeronIPN - Lyon F. Drouhin UHA - Mulhouse L. GrossIReS - Strasbourg L. MirabitoIPN - Lyon B. TrocmeIPN - Lyon D. Vintache IReS - Strasbourg

2 Laurent Gross # 2 Objectifs Système de contrôle et dacquisition de données Système de contrôle et dacquisition de données Ensemble Logiciel & Matériel Objectifs : Objectifs : Fournir un système de contrôle et dacquisition de données pour le Tracker de CMS Fournir des outils pour dautres sous-détecteurs (ECAL, Preshower, Chambres à µ) Fournir un système de contrôle et dacquisition de données pour les centres dintégration et de construction

3 Laurent Gross # 3 Acteurs En France, trois instituts impliqués En France, trois instituts impliqués IPN (Lyon) IReS (Strasbourg) UHA (Mulhouse) Collaborations Collaborations Inter-Instituts CERN Autre sous-détecteurs de CMS

4 Laurent Gross # 4 Responsabilités IPN Lyon IPN Lyon Maitre dœuvre de lacquisition de données Conception / Réalisation des outils logiciels « DAQ » Distribution de ces outils IReS / UHA IReS / UHA Maitre dœuvre du contrôle Conception / Réalisation des outils logiciels « contrôle » Distribution de ces outils Mise en commun IPN Lyon/ IReS / UHA Mise en commun IPN Lyon/ IReS / UHA Système de Contrôle et dAcquisition de Données du Tracker de CMS

5 Laurent Gross # 5 Vue générale du système CCU Hybride FECFED Séquenceur Contrôle Superviseur DAQ Superviseur Détecteur Contrôle Acquisition de données (DAQ)

6 Laurent Gross # 6 Contrôle du Tracker de CMS

7 Laurent Gross # 7 Contrôle du Tracker - FEC Format PCI 1 ring / carte Format final VME 9U 8 rings / carte

8 Laurent Gross # 8 Contrôle du Tracker - CCU 16 canaux I2C (gestion des Hybrides) 4 canaux dE/S 8 bits (gestion des reset) 1 canal Mémoire 1 canal Trigger 1 canal JTAG

9 Laurent Gross # 9 Contrôle du Tracker - Hybride PLL MUX DCU APV APV : électronique de lecture PLL : puce de programmation du retard et dalignement de lhorloge MUX : multiplexage de 2 APV DCU : monitoring des T°, tensions et courants Laserdriver analogique : envoi des données au Front-End Driver (FED) Laserdriver digital : anneau pour la partie contrôle Front-End Controller (FEC) Bus daccès commun : i 2 c Puces électroniques configurables dynamiquement

10 Laurent Gross # 10 Contraintes – Cahier des charges Contrôle « rapide » Contrôle « rapide » Chargement « à la demande » de la configuration de lélectronique : 1 680 000 valeurs pour la configuration des 16 000 modules Nécessité de garder des versions de paramètres et leurs historiques Utilisation dune base de données de configuration Optimisation des temps de chargement Rechargement « automatique » de la configuration de lélectronique (SEU, défaillance de lélectronique) Automatisation de la détection et de la correction derreurs : Système de diagnostic Contrôle « lent » (Monitoring) : Contrôle « lent » (Monitoring) : DCU (T°, V, I) sur les modules Senseurs de T° & humidité sur les boucles de refroidissements Basses et hautes tensions Utilisation dune base de données de conditions Prise de décision en cas derreur : Système de diagnostic

11 Laurent Gross # 11 Alarmes Diagnostic & Reconfiguratio n DCU Plotter (java) DB DCU Thread FecSuperviseur XDAQ DCU Thread Fec Superviseur XDAQ DCU Filter (XDAQ) DCU Filter (XDAQ) DCU Filter (XDAQ) DCU Thread FecSuperviseur XDAQ i2o DB Configuration Condition PLC Plotter (java) PLC DB Condition PLC Filter (XDAQ) PLC Alarmes Pilotes de périphériques Solution Logicielle Hardware

12 Laurent Gross # 12 Status Pilotes de Périphérique : Pilotes de Périphérique : FEC PCI Version finale, testée et validée multi-utilisateurs, accès asynchrones Gestion des FEC 16 bits (électriques) et 32 bits (Optiques) FEC VME Utilisation de HAL (Hardware Access Library) Version de développement partiellement validée Reste a voir la gestion des interruptions FEC Superviseur : FEC Superviseur : Verion finale pour le PCI, testée et validée Version de développement partiellement validée pour le VME Gestion de plusieurs FEC et /ou de plusieurs rings opérationelle Basé sur les outils de lacquisition de données (XDAQ) et du contrôle de CMS

13 Laurent Gross # 13 Status Base de données (Configuration & Condition) Base de données (Configuration & Condition) Contient lensemble des paramètres nécessaires au Tracker (1 680 000 valeurs nombre de versions) Permet deffectuer des opérations de Download (Ecriture sur lélectronique du tracker du contenu de la base) Permet deffectuer des opérations dUpload (Lecture de létat de lélectronique du Tracker et stockage dans la base) Gestion des PLC – Gestion des DCU - Système de diagnostic Gestion des PLC – Gestion des DCU - Système de diagnostic En cour de développement Premiers tests prévus lors du faisceau test de Juin au CERN Documentation disponible Documentation disponible http://cmsdoc.cern.ch/cms/cmt/System_aspects/FecControl/ http://fecsoftware.shorturl.com

14 Laurent Gross # 14 Acquisition de données pour le Tracker de CMS

15 12 fibres AOH Recepteur Optique FPGAs Front-End Entrée TTCrx Compact Flash Firmware Update VME FPGA

16 Laurent Gross # 16 Contraintes – Cahier des charges But But Fournir un outil dacquisition pour la mise en œuvre du trajectographe lors de lintégration des sous-partie ainsi que dans la phase de démarrage de CMS Plusieurs Digitiseur supportés Plusieurs Digitiseur supportés Nécessité dune abstraction générique de collection de données FEDEmulator: Debug, FED PCI: Centre de tests des modules, FED VME 9U: Intégration Interaction DAQ-Déclenchement-Contrôle Interaction DAQ-Déclenchement-Contrôle Boucle dacquisition spécifique pour calibrer les détecteurs et les digitiseurs Configuration Configuration Ponctuelle, sur demande dun utilisateur Automatique à chaque début de run Utilisation dune base de données de configuration. Optimisation des temps de chargement Automatique (reconfiguration), sur détection dune erreur Automatisation de la détection et de la correction derreurs : Système de diagnostic Exploitation Exploitation Flux de données important : 250-300 Mbyte/s (Lecture VME) par partition en acquisition locale Dimentionnement du réseau et des unités de filtrage dédiées Stockage, intégrité des données, exploitation des données, essentiellement pour les DAQ locales aux centres de test et dintégration Développement doutils clé en main

17 Solution Logicielle RU Builder Unit Fed9USupervisor RU FU RootAnalyzer Data Storage and Monitoring Root Tree JAS TrackerSupervisor FecSupervisor DB Fed9USupervisor EVM Triggers Tokens Tracker specific messages XDAQ Event Builder LTCSupervisor T1 Hardware Throttling dataSender Cosine + Orca ?

18 Laurent Gross # 18 Status DAQ basée sur les FED PCI DAQ basée sur les FED PCI Version finale, testée et validée lors des tests en faisceaux des dernière années: Validation du modèle et de sa flexibilité DAQ basée sur les FED VME 9U DAQ basée sur les FED VME 9U Fed9U:Utilisation de HAL (Hardware Access Library), Basés sur les outils XDAQ (Fed9USupervisor) Configuration via un fichier XML ou une base de données Offre une API de type « GenericFed » Possibilité dajouter des threads dans ce processus si nécessaire DAQ: Généralisation des configurations à travers la base de données Finalisation des interfaces logicielles Gestion dun plus grand nombre de canaux Développement des outils danalyse (Intégration ORCA) Futur Futur Test des performances lors du prochain test sur faisceau (Juin) 3 Fed9Us, 3 anneaux de communication = 1/30 dune partition du trajectographe Distribution dune version stable aux centres dintégrations (Fin 2004)

19 Laurent Gross # 19 Bases de Données Plusieurs bases de données Plusieurs bases de données Construction Configuration Condition Géométrie Pour les bases de Configuration et de Condition Pour les bases de Configuration et de Condition Oracle 9i, accès via « Oracle Call C++ Interface » opérations de pré-load envisagées Parallélisation des accès envisagée Schéma général pour le lien entre toutes ces bases Schéma général pour le lien entre toutes ces bases

20 Laurent Gross # 20 Modèle : DAQ / Contrôle Superviseur XDAQ Instance FEDFEC Ring CCU PiaResetHybrid Structure Partition State « Run » Device APVMUXPLLLaserdriverDCU Strip Version FPGA Channel DAQ Control Current Stage

21 Laurent Gross # 21 Modèle : Contrôle « lent » PLC Sensors (T°, V, I) Power Supply PSU Channel CCU PositionModule HybridSensor Cooling Loop Structure Contrôle

22 Laurent Gross # 22 Gestion des erreurs

23 Laurent Gross # 23 Gestion des erreurs Phase détude Phase détude Analyse et classification des erreurs potentielles Définition de structures communes, de contenus communs, doutils communs Définition dune architecture susceptible de répondre au mieux aux besoins Terminé Phase de réalisation Phase de réalisation Choix dune interface commune (Log4CPlus) Choix dune interface utilisateurs (Chainsaw) Codage, tests et validation En cours

24 FEC Error Manager Lvl. 1 FED Error Manager Lvl. 1 TSC Error Manager Lvl. 1 PLC/DUC Error Manager Lvl. 1 SOAP Appender Interface (Log4C+) Error Dispatcher (XDAQ Node) SOAP Listener XML Appender FEC Supervisor FEC Device FED Supervisor FED Device PLC/DCU Supervisor PLC/DCU Filter TSC Supervisor TSC Device Run Control Logging ( DB ) Display (Chainsaw) XML Listener Global Error Manager Expert System

25 Laurent Gross # 25 Conclusions Système de Contrôle et dAcquisition de Données du Tracker de CMS Système validé sur de nombreux faisceaux test au CERN Système validé sur de nombreux faisceaux test au CERN Peut être déployé localement, dans les centres de test et dintégration Peut être déployé localement, dans les centres de test et dintégration Collaboration Contrôle / DAQ très productif Collaboration Contrôle / DAQ très productif Développements adaptables aux évolutions du matériel ou de lenvironnement Développements adaptables aux évolutions du matériel ou de lenvironnement Le système de contrôle et dacquisition final sera testé sur faisceau, au CERN, avant la fin de lannée Le système de contrôle et dacquisition final sera testé sur faisceau, au CERN, avant la fin de lannée