新型触发与数据获取技术的研究

Trigger and Data Acquisition (TDAQ) system is one of the key systems of nuclear and particle physics experiments. Due to the innovations in fields of accelerator physics, nuclear electronics and computer sciences, the nowaday TDAQ techonologies can not meet the requirements of future experiments, the world wide collaboration have been started working together for new trigger scheme based on hardware-trigger-less idea, and new DAQ architecture based on the still underdevelopment new xTCA standards for data acquisition. These studies cover the world wide frontier of measurement and control fields, so not only it is important to nuclear and high energy physics research, also there will be wide application in measurement and control instrumentation in maritime, aviation and aerospace fields. The applicant is an active partner in relavent international research activies like in PANDA experiment, DEPFET collaboration and PICMG xTCA standard development, and some progresses have been made, financial support for further studies are expected..This research subject will starts from the requirements of high sampling rate and high speed transmission and processing, and also of system high availability, try to form new implementation schemes of trigger and data acquisition, and develop new key technologies on signal integrity in high speed transmission and processing and interfacing, on open interconnection,timing and control, and Intelligent Platform Management and Control. Some key prototype modules will be designed based on which test and verification plartform will be setup, and feasibility studies will be made, results will be reported and further test will be done in international collaboration. By by accomplishment of these studies, develop on hand technologies for instrumentation on data readout and control for future domestic like CEPC and international experiments

触发以及数据获取是核物理、粒子物理实验中的关键系统之一。加速器、探测器技术的发展使得目前触发与数据获取实现理念已不适应未来实验的需求。因此国际上已经开展了基于“无硬件触发”的新型触发方案、基于新型互联接口技术标准xTCA新型数据获取架构的研究。相关技术的研究涉及测量与控制领域的国际前沿，不仅在核物理与高能物理有重要意义，在航海、航空航天等其他高速测量与控制领域也有重要应用前景。课题申请者是国际相关标准组织中人员。. 本研究项目从未来实验的数据量巨大、采样及传输速率要求高、系统可用性三个方面入手，研究新型的触发与数据获取的实现方案，并从高速传输与处理的信号完整性、接口技术、开放性互联技术、定时与控制技术、智能控制等关键技术开展研究，设计相应的关键样机并建立验证平台给出测试结果，并在国际合作中进行验证或应用，为未来国内CEPC-SPPC、HIEPAF等项目的研制建设进行技术储备

触发及数据获取系统是核物理，粒子物理实验中的关键系统之一。本课题针对未来实验的需求，按照研究计划，研究并完成了基于“无硬件触发”的新型触发与数据获取的相关技术、功能实现方案和基于国际新标准xTCA的新型数据获取架构，建立了系统原型并在PANDA、DEPFET、Belle II、CMS等国际大型高能物理实验中进行了验证和应用。课题研究有力地支持了在物理领域中国首次参与制定的国际标准-xTCA for Physics（简称xTCA）的验证并取得成功应用结果，使得中国的相关研究走在了世界的前列。在定时与前端读出方面，特别是数据通道与慢控制通道的结合新创意，为日本 BelleII实验提出了高速全局读出系统（Belle2Link）并成功运行。研制的基于ATCA/xTCA 新标准的通用功能插件-计算节点插件，被用于PANDA实验的预研及Belle II实验PXD数据获取系统（ONSEN）。基于uTCA/xTCA新标准研制的CPPF插件，成功应用于瑞士欧洲核子研究中心的CMS实验的触发系统一期升级的建造中。在新型触发模式及数据获取架构的可行性方面，以高性能计算节点为基础，在BelleII硅像素探测器上建造了基于ATCA/xTCA的数据获取系统（ONSEN）。在智能控制方面，设计实现了基于IPbus的智能控制软件并在CMS实验得以应用。. 该课题发表文章5篇，参与国际标准规范制定5项。经费执行率为95%。课题很好的完成了研究任务。