新的SDHCAL DAQ工程，从硬件、逻辑、上位机和数据处理方面记录工程
V 1.1 2017/07/21完成上位机说明和测试说明
硬件电路由3部分组成，探测器阳极板、Microroc前端板和DAQ板
实物图如下
- 时钟使用MMCM( Mixed-Mode Clock Manager)产生
- 7系列FPGA芯片时钟手册
30cmx30cmGEM探测器，高压从下往上为
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3
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串扰测试
上位机采用C#编写的WPF程序，框架和最初的功能都是由张俊斌师兄完成的，我在其最初的上位机基础上添加了一些测试功能
- 最左边为信息显示窗口，用于显示发送命令和数据采集的信息
- ASIC Number用于设置多少片ASIC一起工作，目前的硬件条件下，最多4片ASIC，注意：如果用的4片ASIC的板，最好把四片ASIC都配置上，不用的ASIC可以考虑把阈值设到最高，即所有的DAC码值设为0
- Start Header是用来设置ASIC的Header的，只用设置第一片ASIC的Header，其后的ASIC的Header依次递增，注：最右边的一片ASIC为第一片
- RAZ Chn Select可以选择Internal RAZ和External RAZ，RAZ的作用是复位Microroc芯片中的RS锁存器的输出，即Microroc中的三个比较器的比较结果会送到锁存器中进行锁存，锁存器的输出不会自动清零，需要一个RAZ信号来进行清零，选择Internal RAZ模式，即Microroc自动将锁存器清零，选择External RAZ则要求外部向Microroc发送一个清零信号，否者锁存器输出一直有效
- Channel Select是选择数据读回的通道，Microroc中所有的数据读回通道都有两条，一条用于备份，因此在设置时需要选择一条读回通道
- RS or Direct是用于测试用的，Microroc内部比较器的结果可以通过三个管脚输出，选择RS时，比较器比较的结果先经过锁存器锁存，然后从锁存器输出，Direct则是直接输出不经过比较器
- Read or NOR64：Microroc有64个通道，每个通道有3个比较器，而用于测试用的比较器输出管脚只有3个，因此可以只输出一个通道的比较结果，或者选择64通道的比较结果或非输出
- 窗口废弃
按照实际ASIC的摆放定义4片ASIC，选择不同ASIC数量时会激活不同的窗口
- DAC0 VTH：为Microroc的第一个比较器设定阈值，有两种模式，目前与探测器联调的测试版用的第一种模式
- 4.25DAC Unit/fC模式，基线大约在595（注：基线值会随着不同的ASIC而改变）
- 数据暂未处理
- DAC1 VTH 为Microroc的第二个比较器设定阈值，同样有两种模式，目前与探测器联调的测试版用的第一种模式
- 4.25DAC Unit/fC模式，基线大约在607（注：基线值会随着不同的ASIC而改变）
- 数据暂未处理
- DAC2 VTH为Microroc的第三个比较器设定阈值，有两种模式，目前与探测器联调的测试版用的第一种模式
- 1.0123DAC Unit/fC模式，基线大约在609（注：基线值会随着不同的ASIC而改变）
- Shaper Output ：Microroc有一个管脚可用于输出成形后的信号，这个选项选择是High Gain成形输出还是Low Gain成形输出
- Out sh：使能或者禁止成形信号输出
- CTest：Microroc提供一个测试输入用于标定芯片和测试，CTest中填入的通道就是选择哪一个通道作为测试通道
- sw_hg：是用来选择High Gain成形的参数的，目前只标定了01模式
- sw_lg：是用来选择low Gain成形参数的，目前只标定了01模式
- Internal RAZ time：在处于Internal RAZ模式时，选择当RS锁存器被清零后，多长时间才允许下一次触发
- Pad Cali：使用4-bitDAC对Microroc的基线进行修正，目前这一功能只对编号为223的Microroc有效
- ReadRegister：Microroc有一个管脚可用于输出成形后的信号，一个管脚用于输出峰保后的输出，这个选项用于选择查看哪一个通道的成形和峰保输出
- Mask File：用于屏蔽坏通道，在框中填入*.txt文件名，在文件中写入需要屏蔽的通道，每个通道之间要换行
- SC or ReadReg
- SC：选择向Microroc发送Slow Control参数，选择这个按钮之后，上方的按键将变成Slow Control，在按Slow Control按钮即可向Microroc发送Slow Control参数
- ReadReg：向Microroc发送上面提到的ReadRegister参数，选择这个按钮后，上方按键将变成ReadRegister，在按下ReadRegister按钮后即可向Microroc发送ReadRegister参数
- Mode Select
- ACQ：正常采数模式
- SCTest：S曲线测试模式（注意：在这种模式下上文提到的Slow Control按钮和ReadRegister按钮无效）
- SweepACQ：扫域的方式进行采数，即采够指定的数据包个数之后，改变阈值，再次采指定的数据包个数，再改变阈值，直到采到指定的阈值结束（注意：在这种模式下上文提到的Slow Control按钮和ReadRegister按钮无效）
- AD9220：使用ADC AD9220对Microroc的峰保输出进行采集
- Efficiency：测量GEM探测效率，不改变SC参数
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External RAZ Delay：当选择ExternalRAZ模式时，RS锁存器有输出后多长时间之后开始复位RS锁存器
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External RAZ Time：当选择ExternalRAZ模式时，RS锁存器被清零后多长时间才可以锁存下一次比较器输出
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StartAcq Time：向Microroc发送开始采集命令的宽度，在这个时间宽度内，Microroc处于自触发状态，即有信号过阈，就将其写入内存
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Hold Gen：Hold信号由FPGA提供给Microroc，用于产生峰保输出，这个选项用于选择下一条中的延时是相对哪个比较器的
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Hold Delay用于决定在Microroc比较器过阈之后多长时间产生Hold信号，其后面的选项框的Disable和Enable用于选择是否要Hold输出
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Hold Time：hold信号保持多长时间，在Hold信号保持期间，峰保输出一直有效
点击SET HOLD按钮，上面的关于Hold的参数就被发送至FPGA
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TRIG EXT：在Microroc开始采集后，强行写一次RAM，用于调试用
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Reset cntb：复位BCID的计数器
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OUT TH：用于选择是那片ASIC的Hold输出送给ADC进行采集。
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TriggerDelay：使用SCTest模式和Efficiency模式时，Microroc比较器经过多长时间延时再送入计数器进行计数
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Powerpulsing
- Enable：使能Power Pulsing功能，即只有在开始采集时才给Microroc供电，其余时候处于节能模式
- Disable：关掉节能模式，即Microroc一直上电
- DAQ Mode：
- Auto：模式即Microroc不停的采数
- Slave：模式即Microroc在外部触发到来的时候进行采数，这个时候外触发需要接到DAQ板的TRIG_EXT的SMA接口上
- Data Rate
- Fast：当数据速度达到MB/s的量级时，选择这个选项
- Slow：数据产生速度慢时用这个选项
- Data Number：在Slow Data Rate模式下，选择采集多少个数据之后停止采数
- End Time：在完成一次SlaveDaq采数之后，会输出一个End信号，这个信号的宽度由End Time 决定
- Trig or Count
- Trig：触发率测试模式，即在信号注入的同时，注入一个上升沿信号给CLK_EXT管脚，这个时候要是Microroc的比较器有输出，相应的计数器加1
- Count：计数率测试模式，在指定时间内计数器计Microroc比较器过阈次数
- Single or Auto：
- Single即对一个通道进行测试
- Auto即从1通道测到64通道
- CTest or Input
- CTest：信号从CTest注入
- Input：信号从输入管脚注入
- Max count：触发率测试模式下计数器最大计到多大停止
- Count Time：计数率测试模式时，计数时间
- Single channel：单一通道测试时，测试通道
- Package Number：SweepACQ模式下，采多少个数据包之后改变阈值
- DAC Select：选择改变哪个DAC
- Start DAC扫域从哪个值开始扫，其后面的Mask和Unmask选项是用于选择在扫一共通道时，其他通道是否需要被屏蔽
- End DAC扫域扫到哪个值结束，其后面的框填入扫域DAC码值的间隔
- SweepTestStart：开始采集
- Start Delay：hold信号输出后，多长时间ADC开始采数，建议500ns
- ACQ Times：对一次峰保输出采多少个点
- hold或者Power：选择Hold即可
下文提到的Trig In和CLK_EXT参见本文开头的DAQ板的实物图，Trig In管脚是给Slave DAQ使用的，即外触发给出之后才开始采数，CLK_EXT是给S曲线测试和宇宙线效率使用的
- RAZ Chn Select选择Internal
- 其余SC参数按需选择，
- RAZ Chn Select选择External，Powerpulsing选择Disasble
- 设定External RAZ Delay和External RAZ Time
- 设定合适的StartAcq Time
- 选择Data Number
- 将外触发连在DAQ板的TrigIn对应的SMA上
- 开始采数
SCTest是S Curve Test的缩写，即S曲线测试，S曲线是指芯片触发率随阈值变化的曲线，在S曲线测试中包含两种模式，一种是电子学S曲线测试，即在给定时刻输入一个电荷量，然后向FPGA送一个触发信号，然FPGA计数，同时FPGA计Microroc比较器信号是否过阈，这样可以得到给定阈值下的触发率，改变阈值继续测触发率，得到触发率vs阈值曲线；二是探测器计数率vs阈值曲线测试，即在指定时间段内计Microroc比较器过阈次数，目前时间段最短可以设为1ms最长可以设为65s，然后改变阈值，继续在相同时间段内计Microroc过阈次数，得到计数率vs阈值曲线
- RAZ Chn Select选择External，Powerpulsing选择Disasble
- 设定External RAZ Delay和External RAZ Time
- 设定合适的Trigger Delay
- 选择Trig模式(触发率)还是Count模式(计数率)
- 选择Single还是Auto模式，Single模式是对单一通道扫阈，Auto是对64通道扫阈。若是进行宇宙线扫域测试，请选择Single，选择Single模式的理由参见第10条
- 选择信号从CTest输入还是从Input管脚输入，若是与探测器相关的测试，请选择Input
- 设定Max count或者Count Time
- 设定Single channel，注：即使选择Auto模式也要填写Single channel 否则会报错
- 设定Start DAC和End DAC以及扫域DAC的间隔
- Mask或者Unmask，Mask的意思是处理被测试的通道之外其他通道都被屏蔽了，这样得到的结果才是该通道的结果，Unmask的意思是所有的测试通道都不屏蔽，这样的 目的是为了将64通道的触发输出连在一起。要是进行宇宙线扫域测试，请选择Unmask，选择Unmask后即将64通道的触发输出连在一次，这样在第5条选择Single模式后，相当于是64通道的扫阈，若在第五条中选择了Auto，又在这里选择了Unmask，那么相当于对64通道扫阈64次，费时费力没有意义。
- 将外部的触发信号连在DAQ板的CLK_EXT对应的SMA管脚上
- 存文件开始采数
暂时不用
AD9220是用ADC来采集峰保信号，Microroc的成型输出可以在外部给的一个Hold信号的作用下，将hold信号给出时刻的成形输出的电压值保持下来，但是请注意，这个保持并不是完全时刻对应的，在实测过程中发现hold信号有一个15ns左右的裕量，即hold信号在这个裕量范围内峰保值基本不变。
- RAZ Chn Select选择External，Powerpulsing选择Disasble
- 设定External RAZ Delay和External RAZ Time
- 设定Hold Delay和Hold Time并将Hold Delay后面的选项框选择为Enable
- 然后在AD9200的参数框中将StartDelay填为500，即在Hold信号给出500ns之后再使用ADC采数
- 在AD9220的参数框中将Acq Times填为32，即一次Hold信号给出之后ADC采多少次数，ADC的采样率是10M，即每次采样间隔为0.1μs，采32次为3.2μs，减小ADC测量带来的误差
- 存文件
- 点击ADC Start
- 由于程序存在bug(目前还没有找到)，在停止采数之后会报一个error，忽视即可
Efficiency是用来测宇宙线效率的程序，程序需要设定最大的计数，然后在不改变SC参数的条件下开始采数
- RAZ Chn Select选择External，Powerpulsing选择Disasble
- 设定External RAZ Delay和External RAZ Time
- 设定合适的Trigger Delay
- 选择Trig模式
- 设定CPT_MAX
- 存文件
- 将外触发送给CLK_EXT管脚
- 开始采数