]> jspc29.x-matter.uni-frankfurt.de Git - conferences.git/commitdiff
added Twepp 2012 contribution
authorJan Michel <j.michel@gsi.de>
Fri, 19 Apr 2013 11:31:07 +0000 (13:31 +0200)
committerJan Michel <j.michel@gsi.de>
Fri, 19 Apr 2013 11:31:07 +0000 (13:31 +0200)
2012-twepp-michel-hades_experience/abstract.txt [new file with mode: 0644]
2012-twepp-michel-hades_experience/summary.txt [new file with mode: 0644]

diff --git a/2012-twepp-michel-hades_experience/abstract.txt b/2012-twepp-michel-hades_experience/abstract.txt
new file mode 100644 (file)
index 0000000..2fff4ad
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,7 @@
+Many modern DAQ systems deploy a network running a custom network protocol to connect many FPGAs 
+distributed on the detector. Key aspects are low latency, high bandwidth and also fault-tolerance. 
+Another aspect is the control and monitoring system for the full detector. For the HADES 
+experiment, the TrbNet protocol was developed to meet all of these requirements. The complete 
+system is designed to be compatible with other detectors (e.g. CBM / PANDA @ FAIR) and table-top 
+experiments. We are going to show the system architecture and network features as well as in-beam 
+experience from our 2012 experimental run.
diff --git a/2012-twepp-michel-hades_experience/summary.txt b/2012-twepp-michel-hades_experience/summary.txt
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cc9fb42
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,30 @@
+Virtually all Data Acquisition Systems (DAQ) for nuclear and particle physics experiments use a 
+large number of Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) for data transport and more complex tasks 
+as pattern recognition and data reduction. All these FPGAs in a large system have to share a 
+common state like a trigger number or an epoch counter to keep the system synchronized for a 
+consistent event/epoch building. Additionally, the collected data has to be transported with high 
+bandwidth, optionally via the ubiquitous Ethernet protocol. Furthermore, the FPGAs' internal states 
+and configuration memories have to be accessed for control and monitoring purposes. Another 
+requirement for a modern DAQ-network is the fault-tolerance for intermittent data errors in the form 
+of automatic retransmission of faulty data. As FPGAs suffer from Single Event Effects when exposed 
+to ionizing particles, the system has to deal with failing FPGAs. Taking all these requirements 
+into account, the TrbNet protocol was developed. Three virtual channels are merged on one physical 
+medium: With the highest priority the trigger/epoch information is transported. The data channel is 
+second in the priority order, while the control channel is the last. Combined with a small frame 
+size of 80 bit guarantees a low latency data transport can: A system with 100 front-ends can be 
+built with a one-way latency of 2.2us. The user interface consists of simple interfaces only: All 
+communication details are handled by the encapsulated TrbNet end-point. A TrbNet hub is part of the 
+network concept to build tree like network structures. Additionally, it serves as a data combining 
+and forwarding unit. It features a fault tolerant behaviour of the ports: If a front-end fails the 
+port is disabled keeping the rest of the network alive. The TrbNet-protocol was put into each of 
+the 550 FPGAs of the HADES-Upgrade project and has been successfully used during the HADES Au+Au 
+campaign in April 2012. With a 2M/s Au beam and 3% interaction ratio the accepted trigger rates 
+are 10kHz while 150MBytes/s are written to storage (benchmarks: 700 MByte/s, 60kHz, limited by 
+other electronics). Due to the micro-structure of the beam the HADES-DAQ copes with 20kHz accepted 
+rate on small time scales. Errors are reliably mitigated via the implemented retransmission of packets 
+and auto-shut-down of individual links. TrbNet was also used for full monitoring of the FEE status, 
+e.g. temperatures, voltages, fill-levels of buffers, data rates. The network stack is written in VHDL 
+and was successfully deployed on various Lattice and Xilinx devices. The TrbNet is also used in other 
+experiments, like the PET-scanner prototype in Coimbra, Portugal and many systems for detector 
+developments for PANDA and CBM at FAIR. As a platform for such set-ups, e.g. for high-channel time 
+measurement with 15ps resolution, a generic FPGA platform (TRB3) has been developed.