VMEモジュールの制御 - KEK...control computer PSD2K...
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VMEモジュールの制御
物質構造研究所-中性子科学研究施設
佐藤節夫
発表の内容
• パルス中性子実験について• 測定システムの開発の変遷• 中性子データ収集システム例• SCSI-VMEシステムの開発• LabVIEWでの使い方• まとめ
中性子実験施設の場所
12GeVプロトンシンクロトロンのブースターを使用
中性子実験施設
時間を区切ってカウント
パルス中性子の飛行時間測定法
Lcount
time
陽子ビーム
速い中性子中速中性子遅い中性子
試料検出器
重金属ターゲット
カドミウム(ポリエチ)
パルス中性子の発生
TA(時間分析)の概要
time
coun
t
+1000~1500V
位置を識別しない検出器
PSD(位置敏感)+TAの概要
time
coun
t
Q1
Q2
L
x
x/L=
Q1/(Q1+Q2)
posit
ion4kΩ
+1400~2000V
位置を識別し、位置ごとにヒストグラムを作る
SIRIUSUグループ高分解能粉末解析装置約300本のPSDを装備予定
PSDシステムの使用例
ダイヤモンド粉末2g、格子面間隔が時間軸(横軸)に相当
PSD2Kシステムにより、高信頼性、低雑音が期待される。SIRIUS>>時間分解能(面間隔の精度)を損なうことなく大強度
測定システムの開発の変遷1980~82 NIM、手ハンダ
1982~85 CAMAC
VME power rack
SCSI-VME module TA17XC module
SCSIMacintosh or windows95
high voltage 500V ~ 2000V
Kicker pulse
AMP module
He3 detectors
DataAcqusitionSoftware(Lab View)
other computers
TAシステムの使用例1994~96 VME、アンプ、インターフェス付き
TA17XCモジュール1台で、8本のHe3検出器のデータ処理
PSDシステムの使用例
PSD amplifier unit
VME power rack
SCSI-VME module PSD2K module
SCSIMacintosh or windows95
high voltage ~ +2000V
Kicker pulse
DataAcqusitionSoftware(Lab View)
flat cables
60cm
10cm
other computers
control computer
PSD2Kシステムで、ラック当たり最大160本制御できる
中性子実験施設のデータ処理
FOX:TA17,5台
LAM:TA17,5台
HIT:TA19,20台
MRP:TA17,5台 PSD2K,4台
CAT:TA17,5台
INC:TA20,30台
SWAN:TA17,20台 PSD98,16台
VEGA:PSD-VEGA,50台
SIRIUS:PSDXC,100台
WINK:TA17,10台
検出器約150本、高時間分解能化
TAの例、INC、TOP、HITINC
TOP
検出器約50本、磁場でヒストグラム変更
HIT
検出器約150本、タイムフォーカス
PSD約500本、PSD2Kで約300本導入予定
PSDの例、SIRIUS、SWAN、MRP
SIRIUS SWAN
PSD約100本、TA約50本
MRP
PSD 32本、PSD2Kを約1年使用
SCSI-VMEシステムの開発
• パソコンが高性能で低価格になるのに、古いまま高価。
• 当時でも古い、OS9でプログラムしなければならない。
• グラフィカル制御ができない。
VMEのCPUモジュールの問題点(1992年頃)
v パソコンから直接VMEモジュールを制御でき、安価。
v ドライバ以外はC言語をいじらなくて良い。v LabVIEWから直接、グラフィカルに制御できる。
SCSI-VMEモジュールの開発して解決
SCSI-VMEで、良くなった点
• 1: VME電源だけなので、非常に安価。• 2: マッキントッシュのために開発し
たが、WindowsやPC linuxでも制御できる。
• 3: 変換アダプタで、USBやEthernetからも制御が可能である。
• 4:データの転送1Mバイト/秒から8Mバイト/秒に向上。
SCSI-VMEモジュール
転送速度1MB/sec程度
SCSI-VMEモジュールの構成
高速SCSI-VMEモジュール
転送最高速度12MB/sec、PSD2Kモジュールで8MB/sec
高速SCSI-VMEの構成
16バイトFIFOメモリ
16バイトFIFOメモリデータ
制御回路
VME制御回路
SCSI VME
SCSI制御(データ以外)セレクト、コマンド、ステータス、メッセージ
ゲートアレイ
マイコンSX4850MHz
USB-SCSIアダプタ
USBを標準装備しているパソコンが多いので、便利
USB-SCSIアダプタの構成
ワンチップマイコンSX28
USBコントローラNET2890
バスドライバオープンコレクタ
USB
SCSI
制御ライン データライン
データ
アドレス
データバスを時分割で、2重に使用するしかなかったので、500KB/sec程度になってしまった
USB-SCSIのデータ形式
単にSCSI IDとCDBをつなげ、アダプタの処理を軽減
ロジテックのLUB-SCとの比較USB-SCSIアダプタ転送速度
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000転送バイト数
速度
(K
バイ
ト/
秒)
系列1系列2系列3系列4
LUB-SC writeLUB-SC readKENS writeKENS read
Ethernet-SCSIアダプタ
50KB/sec程度で遅いが、プログラムが簡単
Ethernet-GPIBアダプタ
遅いGPIBの利用に向いている
Ethernet-GPIBアダプタの構成
NE2000ISAネットワークカード
10BASE T
16bitCPU
H8/3067
ISAバス
管理バス&データバス
GPIB
SD0~7SA0~4SD8~15
A1~5
D0~7D8~15
EEPROM
シリアルポートIP設定等
LabVIEWでの使い方
LabVIEWさえ動けば、システムを選ばない
LabVIEWでの設定(SCSIrwn.vi)
VMEモジュールに、データの読み書きをする
LabVIEWでの設定
SCSIrwn.viを準備できれば、どのOSでも使用可
まとめ
• 中性子散乱実験用に、データ収集システムが必要であるが、今のところVMEシステムが最適
• VMEシステムを安価に、手軽に使用できるようにSCSI-VMEモジュールを開発した
• パーソナルコンピュータからVMEモジュールを制御する方法が、いくつかあり、場合により、使い分けができるようになった
• 東海村の100倍の中性子実験に使用できるシステムを目指す