（gppd）、小角散射儀(sans)

1、Linux系統(tǒng)下基于EPICS的中子探測(cè)器數(shù)據(jù)獲取軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),報(bào)告人：周科 中科院高能物理研究所東莞分部 2017年4月11日,,提綱,2,3,,研究背景,中國(guó)散裂中子源-CSNS,電子學(xué),中國(guó)在建的第一臺(tái)散裂中子源-中國(guó)散裂中子CSNS,設(shè)計(jì)了21條中子孔道；一期三臺(tái)中子

2、譜儀：通用粉末衍射儀（GPPD）、小角散射儀 (SANS)和多功能反射儀(MR).,GEM二維位敏氣體探測(cè)器,,小角散射儀( 三個(gè)束流檢測(cè)器),,DAQ（NEROS）,,研究背景@EPICS,V4 IOC == V3 IOC + pvAccess Server,EPICS V3主要結(jié)構(gòu),SNS反射譜儀的探測(cè)器,EPICS三個(gè)主要組成部分：OPI（Operator

3、 Interface）CA（Channel Access）/pvACcessIOC（Input/Out controller）,4,,提綱,5,靈敏探測(cè)面積：50mm×50mmpad陣列將探測(cè)器劃分為32×32共1024個(gè)像素點(diǎn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇百兆或千兆,模擬部分由64路CIPix ASIC芯片完成，輸出數(shù)字信號(hào)數(shù)字部分基于FPGA實(shí)現(xiàn)，利用符合方法確定擊中位置,,64位Linux操作系統(tǒng)Centos7.2

4、內(nèi)核為3.10.0，gcc編譯器版本號(hào)4.8.5。,6,,提綱,7,,NEROS@軟件開發(fā)環(huán)境,areaDetector的結(jié)構(gòu)示意圖,EGCS軟件系統(tǒng)的目錄框架,EGCS：基于EPICS框架的開發(fā)和測(cè)試 軟件包;areaDetector：控制2-D探測(cè)器的應(yīng)用程序；EPICS V4： 增加了新通信協(xié)議和結(jié)構(gòu)體類型PV；CSS :提供監(jiān)控界面顯示、PV量管理、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等功能,豐富的CSS UI控件,EPICS V4,,8,,

5、NEROS@總體框架,NEROS前端讀出程序,NEROS后端數(shù)據(jù)處理程序,9,,NEROS@前端讀出程序,V4 sever 通過(guò)pvAccess協(xié)議向外發(fā)送中子結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù),UDP/IP配置硬件驅(qū)動(dòng)，TCP/IP接收中子原始數(shù)據(jù)；,ROS程序解析電子學(xué)讀出的原始中子數(shù)據(jù)，并賦值給V4的中子結(jié)構(gòu)體PV,10,NEROS@后端程序,,實(shí)現(xiàn)功能：對(duì)數(shù)據(jù)做在線處理和統(tǒng)計(jì)分析，將結(jié)果顯示于CSS的OPI界面將中子數(shù)據(jù)按照既定的Nexus格式進(jìn)行

6、有效存儲(chǔ),后端數(shù)據(jù)處理程序基本框架,11,后端程序@在線監(jiān)測(cè)界面,,NEROS Main Control：監(jiān)控實(shí)驗(yàn)中在線顯示和線下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的啟停及當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；NEROS Frame Control ：設(shè)置TOF譜和2D位置分布圖刷新頻率；監(jiān)測(cè)當(dāng)前IOC 的CPU占用率等；NEROS Data Control： 負(fù)責(zé)對(duì)中子數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。,實(shí)現(xiàn)功能：,12,后端程序@在線監(jiān)測(cè)界面,1D 中子飛行時(shí)間 監(jiān)測(cè)界面,2D中子探測(cè)像素分布監(jiān)測(cè)界

7、面,二維位置分布在X方向或Y方向上的投影分布,特定X值或Y值上的中子事件統(tǒng)計(jì)分布,實(shí)現(xiàn)功能： ROIs: 對(duì)感興趣區(qū)域的中子事件做統(tǒng)計(jì)對(duì)比； Profile Plots：對(duì)X/Y 2D分布圖進(jìn)行X、Y方向上的投影分析; ROI Filter：中子事件過(guò)濾 …,,13,后端程序@Nexus文件存儲(chǔ),Nexus格式中子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件實(shí)例,Nexus：以格式化的方式保存實(shí)驗(yàn)配置信息、譜儀描述信息、樣品以及樣品環(huán)境信息、實(shí)驗(yàn)原始

8、數(shù)據(jù)及其它一切有助于理解大型裝置實(shí)驗(yàn)的信息。,Nexus數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)置OPI界面,Hdfview工具瀏覽Nexus存儲(chǔ)的中子數(shù)據(jù),四種類型：數(shù)據(jù)組（Data Group）；數(shù)據(jù)域（Data Field）；數(shù)據(jù)屬性（Data Attribute）；鏈接（Link）；,,14,Write mode ：Capture：一次實(shí)驗(yàn)可存多個(gè)文件；Stream：一次實(shí)驗(yàn)一個(gè)文件,,NEROS@ V4 對(duì)外的數(shù)據(jù)接口,V4 client對(duì)外接

9、口的基本框架,建立monitor client所需實(shí)現(xiàn)的繼承類和虛函數(shù),實(shí)現(xiàn)monitor client過(guò)程的程序流程圖,V4 client monitor的基本流程:Channel 請(qǐng)求連接過(guò)程Monitor請(qǐng)求連接過(guò)程Monitor event過(guò)程回調(diào)數(shù)據(jù)接口函數(shù),目的：局域網(wǎng)內(nèi)不同節(jié)點(diǎn)的V4 Client，均可通過(guò)接口獲取束流監(jiān)測(cè)器所探測(cè)的中子數(shù)據(jù),,15,,提綱,16,,V4 數(shù)據(jù)傳輸性能測(cè)試,C/S對(duì)象 : V4 S

10、ever模擬脈沖中子源 / V4 Client(NEROS)； 傳輸協(xié)議：pvAccess ；模擬源脈沖發(fā)送頻率： 25Hz（與CSNS質(zhì)子打靶的頻率一致）；測(cè)試方法：通過(guò)改變單個(gè)Pulse的中子事件數(shù)設(shè)置束流監(jiān)測(cè)器的計(jì)數(shù)率大小，如設(shè)置1M的計(jì)數(shù)率，則單個(gè)Pulse中的中子事件數(shù)為1M/25 = 40000。,V4 模擬中子源傳輸?shù)膯蝹€(gè)Pulse數(shù)據(jù),17,為驗(yàn)證NEROS系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)取數(shù)性能，初步測(cè)試在X光機(jī)平臺(tái)和252Cf 同位

11、素中子源平臺(tái)進(jìn)行二維狹縫成像實(shí)驗(yàn),X光機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),252Cf中子源實(shí)驗(yàn)平臺(tái),X光機(jī)上的“CSNS”成像,252Cf中子源上的“E”成像（位置分辨約為3mm）,,,,18,,實(shí)驗(yàn)測(cè)試,,提綱,19,總結(jié)及下一步工作安排,,總結(jié),下一步工作： 繼續(xù)優(yōu)化程序，做到輕量化，方便移植和部署；在高通量的中子束流上測(cè)試，驗(yàn)證NEROS高速處理數(shù)據(jù)的能力； …,總結(jié)： 基于EPICS的NEROS數(shù)據(jù)獲取軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本完