Projeto NEUTRINOS ANGRA Trigger e DAQ do Detector

Projeto NEUTRINOS ANGRA Trigger e DAQ do Detector Central Herman Lima Jr Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas 15 de Dezembro de 2009 Encontro Neutrinos Angra. Herman Lima Jr

Tópicos Ø Atribuições do TDAQ Ø Equipe atual e Infra-estrutura dedicada Ø Últimos avanços Ø Trigger N 0 e Tags (T 1, T 2, T 3) Ø Software Ø Integração Ø Cronograma Ø Custo 2009/2010 Ø Questões para discussão Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Atribuições do TDAQ • processar (digitalizar e discriminar) sinais da eletrônica de front-end de neutrinos e pulsos do sistema de VETO PMT front-end (amp + disc) • selecionar somente os eventos de interesse (TRIGGER) • monitorar de forma online estabilidade e performance dos detectores Sistema de VETO • monitorar de forma online parâmetros como temperatura, alta tensão, tensões de alimentação análise de dados • transmitir e armazenar informações de física e de monitoração em mídia permanente TRIGGER E AQUISIÇÃO DE DADOS Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Equipe atual NOME ATIVIDADE INSTITUIÇÃO 1. Herman Lima Jr (líder) 2. Laudo Barbosa 3. Márcio Portes 4. Antonio Feitosa 5. Rafael Gama 6. Victor Ferraz 7. Luis Fernando 8. Germano Guedes 9. Paulo César 10. Luciano Manhães hardware/firmware software computação hard/firm/software firmware/software hardware firmware/software CBPF CBPF Unicamp UEFS UFJF 10 integrantes, 4 instituições Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Infra-estrutura dedicada O que ? Onde ? Responsável • • CBPF CBPF Herman “ “ “ Rafael Gama Unicamp Luis Fernando “ “ 1 Crate VME 64 7 U CAEN 1 Crate VME 64 7 U Polyrack 1 Módulo V 1718, VME-USB 1 Módulo V 775 N, 16 ch TDC 1 Módulo V 812, 16 ch CFD 1 Módulo V 792 N, 16 ch QDC 1 protótipo SPRO • 1 Crate VME 7 U CAEN • 1 Módulo V 1495, General Purpose • 1 VME PC MVME 31006 Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Últimos avanços • Protótipo SPRO ü 1 canal ADC: 12 bits (0, 4 m. V), 125 MHz funcionando ü 8 canais TDC: 81 ps funcionando para aquisição de imagens de R-X ü comunicação USB 1. 1 (1 MB/s) ü firmware e software atualizados e funcionando estáveis (Rafael Gama) ü medidas de contagem no escuro com PMT R 5912 sendo realizadas (poster de Rafael Gama) • Módulo VME: NDAQ ü esquemáticos finalizados em 13/10/09 ü layout finalizado em 01/12/09 ü 10 protótipos serão fabricados Dez/09 -Jan/10 • Software ü novas propostas apresentadas em reunião skype (Luis Fernando) Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Últimos avanços Pulso da PMT R 5912 no escuro (com pré-amplificador) Protótipo SPRO-004 Amostragem: 125 MHz (8 ns) Resolução: 12 bits (0. 5 m. V) Zoom da linha de base Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Últimos avanços Módulo NDAQ ü conceito e esquemáticos: CBPF ü layout: CBPF e Cadservice ü 8 camadas: • 5 camadas de sinais • 3 camadas de planos GND e PWR ü Status: layout da Cadservice pré-aprovado Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Trigger ATLAS / CERN NEUTRINOS ANGRA DETECTOR CENTRAL VETO FRONT-END Tag Logic Trigger Nível 0 FPGA 62. 5 MH z FIFOs NDAQ Event Builder Tag Logic VME PC armazenamento permanente Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Trigger ü Trigger N 0 DETECTOR CENTRAL VETO FRONT-END Tag Logic FPGA 62. 5 MH z FIFOs NDAQ Event Builder Tag Logic VME PC armazenamento permanente • objetivo: somente limitar a taxa de eventos em função da limitação de banda do DAQ (quantos eventos podem ser processados por segundo) • abrangência: todas as PMTs do detector central • baseado em: threshold em foto-elétrons por PMT e multiplicidade (número de PMTs com pulso acima do threshold) • implementação: módulo V 1495 (CAEN) ü Tag Logic • objetivo: fornecer tags a cada evento indicando um tipo de condição que o evento satisfez • Ex: T 1, T 2, T 3 Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Trigger Princípio da Tag Logic neutrino T 1 background total t t T 2 T 3 t Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS t 14 -15 de Dezembro de 2009

Trigger N 0 e VETO PMT x 36 t=7 ns t=1, 7 ns front-end conversor (amp + disc) LVTTL / LVDS CBPF Trigger N 1 x 36 TI (SN 65 LVDS 1) V 1495 64 inputs (CAEN) CLK (62, 5 MHz) x 5 cabo coaxial x 36 Sistema de VETO NDAQ (CBPF) x 5 * diagrama para 36 PMTs no detector central Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Integração VME PC (MVME 31006 E) NDAQ V 1495 ethernet network (1 Gbps) Control, Data Acquisition and Storage Monitoring Neutrino DAQ HV system Front-end electronics Slow-control electronics VETO electronics VME rack Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

DAQ Software - Power. PC com sistema operacional GNU/Linux Debian Lenny - Software de aquisição escrito em C - Comunicação entre VME_PC-PC-”Internet” baseada em Sockets - Transferência de dados usando NFS, SFTP ou SSHFS MVME 31006 E computador Power. PC VME-Bus crate VME PC local Dados SSHFS comandos sockets Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Cronograma Atividade Nov/09 Dez/09 Jan/10 Fev/10 Mar/10 Abr/10 Mai/10 Jun/10 Jul/10 Desenvolvimento de software de leitura de dados para o NDAQ Desenvolvimento de firmware para o módulo NDAQ Desenvolvimento de software para monitoração do DAQ Medidas com o protótipo SPRO a 125 MHz Compra dos últimos componentes para o NDAQ Fabricação de três protótipos do NDAQ Montagem dos três protótipos NDAQ Testes no CBPF do primeiro protótipo NDAQ Fabricação de 10 módulos NDAQ (produção) Montagem dos 10 módulos NDAQ (produção) Testes funcionais no CBPF dos 10 módulos Instalação do DAQ no site de Angra Testes do DAQ com sinais do detector no site de Angra II Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Custo Comput ação Computador (core 2 duo, 2 GB, 320 GB) Atera 6 1. 000, 00 6. 000, 00 NAS (Network Attached Storage) - 9 TB, RAID QNAP TS-639 Pro Turbo 1 6. 360, 00 Notebook (dual-core, 4 GB, 320 GB) - 2 1. 000, 00 2. 000, 00 UPS 2 KVA APC 5 1. 300, 00 6. 500, 00 Materiais diversos (roteadores, cabos, filtros, etc) - 1 2. 000, 00 TOTAL 22. 860, 00 Componentes NDAQ US$ / canal RESUMO GERAL * ADC 35 TDC 25 FPGA 324 13 Crates e módulos VME 9. 850, 00 FPGA 484 20 Componentes Eletrônicos 6. 720, 00 FIFO 45 Computação 22. 860, 00 outros 30 Serviços PCB 17. 990, 00 SUBTOTAL 57. 420, 00 TOTAL 168 Custo serviços NDAQ para >10 unidades PCB 620 US$ / módulo MONT. 425 US$ / módulo 4160 - LAYOUT Herman Lima Jr US$ Margem segurança (15%) 8. 613, 00 TOTAL * valores para 40 canais => 5 módulos NDAQ 66. 033, 00 solicitado à RENAFAE 2010 -2011 Encontro Neutrinos Angra VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Questões para discussão • Integração ü mecânica do Front-end (VME ou NIM? ) ü mecânica do VETO (VME ou NIM? ) • Time tagging ü através do MVME 31006 ? • Trigger ü ? ? ? • Armazenamento de dados ü adotar a tecnologia NAS (Network Attached Storage) ? Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Backup slide TS-639 Pro Turbo (qnap. com) Hardware specs CPU Intel Processor 1. 6 GHz DRAM 1 GB DDRII RAM Flash Memory 128 MB DOM HDD 6 x 3. 5" SATA I/II NOTE: 1. The system is shipped without HDD. 2. For the HDD compatibility list, please visithttp: //www. qnap. com/pro_compatibility. asp HDD Tray 6 x Hot-swappable and lockable tray LAN Port 2 x Gigabit RJ-45 Ethernet port LED Indicators Status, LAN, USB, e. SATA, Power, HDD 1, HDD 2, HDD 3, HDD 4, HDD 5, HDD 6, USB, LAN USB 5 x USB 2. 0 port (Front: 1; Back: 4) Support USB printer, pen drive, USB hub, and USB UPS etc. e. SATA 2 x e. SATA port (Back) Buttons System: Power button, USB One-Touch-Backup Button, Reset button LCD panel Mono-LCD display with backlight Enter button, Select button for configuration Dimensions 175 (H) x 257 (W) x 235 (D) mm 6. 89 (H) x 10. 12 (W) x 9. 25 (D) inch Weight Net weight: 5. 2 kg (11. 46 lbs) Gross weight: 6. 5 kg (14. 33 lbs) Sound Level (d. B) w/o HDD installed: 34. 1 d. B Stand by: 34. 2 d. B In operation: 38. 2 d. B Power Consumption (W) Sleep mode: 29 W In Operation: 43 W Power-off (in WOL mode): 1 W (with 6 x 500 GB HDD installed) Encontro Neutrinos Angra Herman Lima Jr Power Supply Input: 110 -240 V AC, 50/60 Hz, Output: 250 W VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Backup slide TS-639 Pro Turbo (qnap. com) Software specs Operating System Embedded Linux Supported Operating System Microsoft Windows 2000, XP, Vista (32 -/ 64 -bit), Windows 7 (32 -/ 64 -bit), Server 2003/ 2008 Apple Mac OS X Linux & Unix File System Internal HDD: EXT 3, EXT 4 External HDD: EXT 3, EXT 4, NTFS, FAT 32 Networking TCP/IP (IPv 4 & IPv 6: Dual Stack) Dual Gigabit NICs with Jumbo Frame Multi-IP Setting, Port Trunking/ NIC Teaming (Modes: Balance-rr, Active Backup, Balance XOR, Broadcast, IEEE 802. 3 ad, Balance-tld and Balance-ltd) DHCP Client, DHCP Server Protocols: CIFS/SMB, AFP, NFS, FTP, HTTPS, Telnet, SSH, i. SCSI and SNMP Network Service Discovery (UPn. P, Bonjour) Network File Sharing CIFS/SMB (Plus DFS Support) AFP NFS FTP Web. DAV Herman Lima Jr Backup Solution USB One Touch Backup (Import/ Export) Apple Time Machine Support Block-level Remote Replication * Work as Both Rsync Server & Client * Supports Encrypted Replication between QNAP NAS Servers Backup to External Storage Device Backup to Cloud Storage (Amazon S 3) Security IP Filter Network Access Protection with Auto-blocking HTTPS Connection FTP with SSL/TLS (Explicit) AES 256 -bit Volume-based Encryption Encrypted Remote Replication (Rsync over SSH) Importable SSL Certificate Instant Alert via E-mail, SMS and LCD Disk Management Single Disk, JBOD, RAID 0/ 1/ 5/ 5+Hot Spare/ 6 Online RAID Capacity Expansion Online RAID Level Migration HDD S. M. A. R. T. Bad Block Scan AES 256 -bit Volume-based Encryption RAID Recovery Bitmap Support Encontro Neutrinos Angra VI Encontro Neutrinos Angra – UEFS 14 -15 de Dezembro de 2009

Backup slide Encontro Neutrinos Angra

Backup slide Here at Nevis we found that our DAQ was having problems due to the clocks on each of the CPU's being out of synchronization. Since this sort of problem could appear on any software relying on timestamps, I am emailing the list to let you know of our solution. We have installed ntp, a daemon which periodically synchronizes the machine's clock with other specified servers. These servers may be manually specified, or picked from a managed pool of geographically-local third-party servers (we use a Nevis server as primary, one of the DAQ machines as secondary, and two third-party servers as tertiary). The following installation is for Debian Linux, and may be found in more detail in the documentation at $DCONLINE_PATH/DCOV/doc/OVRack. Manual/OVRM. tex (to be committed within the day). First, install the necessary package: $ sudo apt-get install ntp As downloaded, the daemon accesses random servers. Edit the /etc/ntp. conf file to specify servers that are closer to you. To find the proper servers, consult http: //www. pool. ntp. org/en/use. html. Then restart the daemon: $ sudo /etc/init. d/npt restart ARTHUR FRANKE Encontro Neutrinos Angra

Backup slide NTP is foresee as a trivial synchronisation across computers in each lab. My recollection was that we can get even millisecond precision via internet (good even for SN physics). I do not know though, whether a simple NTP would do to that. The Aachen team has mentioned the introduction of a GPS system on the trigger system such that we can have a timestamp of the beginnings of the run. Not hyper critical for the DC physics, but if it happens, great. It was aimed for the ND period (as an upgrade). No news since. Maybe Aachen would like to add anything? ANATAEL CABRERA Encontro Neutrinos Angra