Timing Architecture for ESS

Programa Oficial de Doutoramento en Investigación en Tecnoloxías da Información. 5023V01[Resumo] O sistema de temporización é unha compoñente fundamental para o control e sincronización de instalacións industriais e científicas, coma aceleradores de partículas. Nesta tese traballamos na especificación e desenvolvemento do sistema de temporización para a European Spallation Source (ESS), a maior fonte de neutróns actualmente en construción. Abordamos este tra­ ballo a dous niveis: a especificación do sistema de temporización, e a imple­ mentación física de sistemas de control empregando circuítos reconfigurables. Con respecto á especificación do sistema de temporización, deseñamos e implementamos a configuración do protocolo de temporización para cumprir cos requirimentos do ESS e ideamos un modo de operación e unha aplicación para a configuración e control do sistema de temporización. Tamén presentamos unha ferramenta e unha metodoloxía para imple­ mentar sistemas de control empregando FPGAs, coma os nodos do sistema de temporización. ámbalas <lúas están baseadas en statecharts, unha repre­ sentación gráfica de sistemas que expande o concepto de máquinas de estados finitos, orientada a sistemas que necesitan ser reconfigurados rápidamente en múltiples localizacións minimizando a posibilidade de erros. A ferramenta crea automaticamente código VHDL sintetizable a partir do statechart do sistema. A metodoloxía explica o procedemento para implementar o state­ chart como unha arquitectura microprogramada en FPGAs.[Resumen] El sistema de temporización es un componente fundamental para el control y sincronización de instalaciones industriales y científicas, como aceleradores e partículas. En esta tesis trabajamos en la especificación y desarrollo el sistema de temporización para la European Spallation Source (ESS), la mayor fuente de neutrones actualmente en construcción. Abordamos este trabajo en dos niveles: la especificación del sistema de temporización, y la mplementación física de sistemas de control empleando circuitos reconfig­ rables. Con respecto a la especificación del sistema de temporización, diseñamos e implementamos la configuración del protocolo de temporización para cumplir on los requisitos de ESS e ideamos un modo de operación y una aplicación ara la configuración y control del sistema de temporización. También presentamos una herramienta y una metodología para imple­ entar sistemas de control empleando FPGAs, como los nodos del sistema e temporización. Ambas están basadas en statecharts) una representación gráfica de sistemas que expande el concepto de máquinas de estados fini­ os, orientada a sistemas que necesitan ser reconfigurados rápidamente en últiples localizaciones minimizando la posibilidad de errores. La her­ramienta crea automáticamente código VHDL sintetizable a partir del state­chart del sistema. La metodología explica el procedimiento para implemen­tar el statechart como una arquitectura microprogramada en FPGAs.[Abstract] The timing system is a key component for the control and synchronization of industrial and scientific facilities, such as particle accelerators. In this thesis we tackle the specification and development of the timing system for the European Spallation Source (ESS), the largest neutron source currently in construction. We approach this work at two levels: the specification of the timing system and the physical implementation of control systems using reconfigurable hardware. Regarding the specification of the timing system, we designed and imple­ mented the configuration of the timing protocol to fulfil the requirements of ESS and devised an operation mode andan application for the configuration and control of the timing system. We also present one too! and one methodology to implement control systems using FPGAs, such as the nodes of the timing system. Both are based on statecharts, a graphical representation of systems that expand the concepts of Finite State Machines, targeted at systems that need to be re­ configured quickly in multiple locations minimizing the chance of errors. The too! automatically creates synthesizable VHDL code from a statechart of the system. The methodology explains the procedure to implement the statechart as a microprogrammed architecture in FPGAs

A Microprogrammed Approach for Implementing Statecharts

Date of Conference: 28-30 Aug. 2019; Conference Location: Kallithea, Greece[Abstract] Statechart diagrams allow specifying complex systems in which there may be several states active at the same time and a large number of events and transitions to evaluate. Statecharts have been found useful in the design and implementation of control systems in research facilities, such as particle accelerators. Automatic tools may convert statechart-based specifications into hardware descriptions. During the development of one of those tools, the convenience of implementing statecharts as microprogrammed control systems was considered. In this work, we propose a method for implementing generic microprogrammed architectures that support statecharts upgradable on the field. This approach is evaluated showing its advantages and disadvantages.Ministerio de Economía y Competitividad; TIN2016-75845-PXunta de Galicia e FEDER funds of the EU under the Consolidation Program of Competitive Reference Groups; ED431C 2017/04)Centro Singular de Investigación de Galicia; ED431G/0

Hardware Implementation of Statecharts for FPGA-based Control in Scientific Facilities

Date of Conference: 20-22 Nov. 2019; Conference Location: Bilbao, Spain[Abstract] The problem of generating complex synchronization patterns using automated tools is addressed in this paper. This work was originally motivated by the need of fast and jitter free synchronization in scientific facilities, where a large number of sensors and actuators must be controlled at the right time in a variety of situations. Programmable processors cannot meet the real-time requirements, forcing to use dedicated circuits to produce and transmit the control signals. Designing application specific hardware by hand is a slow and error-prone task. Hence, a set of tools is required that allow specifying the control systems in a clear and efficient way and producing synthesizable HDL (hardware description language) code in an automated manner. Statechart diagrams have been selected as the input method, and this work focuses on how to translate those diagrams into HDL code. We present a tool that analyzes a Statecharts specification and implements the required control systems using FPGAs. A number of solutions are provided to deal with multiple triggering events and concurrent super-states. Also, an alternative microprogrammed implementation is proposed.This work was funded in part by the Ministry of Economy and Competitiveness of Spain, Project TIN2016-75845-P (AEI/FEDER, UE), Xunta de Galicia and FEDER funds of the EU under the Consolidation Program of Competitive Reference Groups (ED431C 2017/04), and under the Centro Singular de Investigaci ´on de Galicia accreditation 2016-2019 (ED431G/01)Xunta de Galicia; ED431C 2017/04Xunta de Galicia; ED431G/0

Arqueología en la ACEGA 2: el área arqueológica de O Peto (Vedra, A Coruña)

Cadernos de Arqueoloxía e Patrimonio (CAPA)[EN] The archaeological area of O Peto was discovered during the construction of the highway Santiago-Alto de Santo de Domingo. This site shows the existence of archaeological structures near of the galician Iron Age hillforts. In fact O Peto is an artificialized space (where a set of several structures was exhumed) that belongs to a prerroman iron mining complex that suffered several changes in the beginning of Romanization.[ES] El área arqueológica de O Peto se descubrió durante el control arqueológico de la construcción de la Autopista Santiago-Alto de Santo Domingo. Se trata de un ejemplo significativo de la existencia de estructuras anejas en el entorno inmediato del recinto habitacional de los castros de la Edad del Hierro. Constituye un espacio claramente artificializado en el que se superponen estructuras excavadas en la roca, de naturaleza y finalidad diferentes. A este respecto se configura un espacio construido –aparentemente multifuncional- que experimentó sucesivos procesos de ampliación, redefinición, sellado intencionado y abandono entre la Edad del Hierro y Época Romana. La información aportada por la excavación indica que este yacimiento albergó un complejo minerometalúrgico caracterizado tecnológicamente por la utilización de hornos bajos prerromanos sin sangrado de escoria que procesarían el mineral extraído en el propio yacimiento.Proyecto financiado por la Dirección Xeral de Investigación e Desenvolvemento da Consellería de Innovación, Industria e Comercio (Xunta de Galicia) con cargo a la convocatoria Programa de Tecnoloxías para a Innovación- Tecnoloxías da Construcción e da Conservación do Patrimonio do ano 2004. Código de Proxecto: PGIDIT04CCP606003PRPeer reviewe

Arqueología en la ACEGA 2: el área arqueológica de O Peto (Vedra, A Coruña)

Cadernos de Arqueoloxía e Patrimonio (CAPA)[EN] The archaeological area of O Peto was discovered during the construction of the highway Santiago-Alto de Santo de Domingo. This site shows the existence of archaeological structures near of the galician Iron Age hillforts. In fact O Peto is an artificialized space (where a set of several structures was exhumed) that belongs to a prerroman iron mining complex that suffered several changes in the beginning of Romanization.[ES] El área arqueológica de O Peto se descubrió durante el control arqueológico de la construcción de la Autopista Santiago-Alto de Santo Domingo. Se trata de un ejemplo significativo de la existencia de estructuras anejas en el entorno inmediato del recinto habitacional de los castros de la Edad del Hierro. Constituye un espacio claramente artificializado en el que se superponen estructuras excavadas en la roca, de naturaleza y finalidad diferentes. A este respecto se configura un espacio construido –aparentemente multifuncional- que experimentó sucesivos procesos de ampliación, redefinición, sellado intencionado y abandono entre la Edad del Hierro y Época Romana. La información aportada por la excavación indica que este yacimiento albergó un complejo minerometalúrgico caracterizado tecnológicamente por la utilización de hornos bajos prerromanos sin sangrado de escoria que procesarían el mineral extraído en el propio yacimiento.Proyecto financiado por la Dirección Xeral de Investigación e Desenvolvemento da Consellería de Innovación, Industria e Comercio (Xunta de Galicia) con cargo a la convocatoria Programa de Tecnoloxías para a Innovación- Tecnoloxías da Construcción e da Conservación do Patrimonio do ano 2004. Código de Proxecto: PGIDIT04CCP606003PRPeer reviewe

Comparison of Hardwired and Microprogrammed Statechart Implementations

In scientific facilities such as particle accelerators, fast and jitter-free synchronization is required in order to trigger a large number of actuators at the right time in a variety of situations. The behaviour of the control systems and subsystems may be specified by using statechart diagrams, which expand the capabilities of finite state machines allowing concurrency, a hierarchy of states, and history. Hence, there is a need of tools for synthesizing those diagrams so that a new control configuration may be deployed in a short time and an error-free manner in the required environments. In this work, we present a tool that analyses the specification of a variant of the State Chart XML (SCXML) standard tailored to hardware systems and produces a hardware description language (HDL) code suited to implement the required control systems using FPGAs. A number of solutions are provided to deal with the specific features of statecharts, such as multiple triggering events and concurrent super-states. We also present a microprogrammed architecture able to implement statecharts defined as firmware. Finally, we compare the advantages of each strategy in terms of usability, resource usage, and performance, and their applicability to a specific facility is evaluated

Reemplazo valvular aórtico con bioprótesis sin sutura Perceval S: experiencia de un solo centro

Resumen: Introducción y objetivos: La introducción de la prótesis aórtica sin sutura Perceval S ha supuesto una gran alternativa para el tratamiento quirúrgico de la estenosis aórtica severa, especialmente en pacientes añosos.Se trata de un estudio observacional, retrospectivo, de un grupo de pacientes de nuestro centro sometidos a reemplazo valvular aórtico con bioprótesis sin sutura Perceval S (LivaNova, Saluggia, Italia). Métodos: Entre junio de 2015 y octubre de 2018, 105 pacientes fueron sometidos a reemplazo valvular aórtico con bioprótesis Perceval S. Los procedimientos combinados fueron: reemplazo valvular mitral (n = 1), reparación valvular tricúspide (n = 2), revascularización miocárdica (n = 16) y miectomía (n = 1). El seguimiento clínico y ecocardiográfico se realizó al alta, a los 6 meses y anualmente. Resultados: La edad media fue de 80,5 ± 3,8 años; 57 (54,3%) fueron mujeres. La mortalidad a los 30 días fue del 1,9% (2 de 105). La tasa de supervivencia a los 30 días fue del 98% y al año fue del 95%. La media del Euroscore II fue de 3,8 ± 5,5%. Los tiempos de circulación extracorpórea y de isquemia fueron de 58,4 ± 41,8 min y de 44 ± 19,9 min para el reemplazo valvular aórtico aislado, 94,2 ± 44,1 min y 73,9 ± 35,6 min para procedimientos combinados, respectivamente. La media del gradiente de presión medio transvalvular fue de 13,5 ± 4,9 mmHg. La función ventricular izquierda aumentó desde el 56,8 ± 10,8% al 58,6 ± 11,1%. Solo 7 pacientes requirieron implante de marcapasos definitivo, con una incidencia del 6,7%. Solo 2 pacientes presentaron fuga paravalvular moderada al alta, que no requirió ningún tratamiento. Conclusiones: El reemplazo valvular aórtico con la bioprótesis sin sutura Perceval S se asocia a una baja mortalidad y a un excelente comportamiento clínico y hemodinámico, especialmente en pacientes de edad avanzada. Abstract: Introduction and objectives: Sutureless aortic valve replacement has emerged as an alternative for surgical treatment of severe aortic stenosis, especially in older patients.This is an observational, retrospective study of a group of patients from a single centre undergoing aortic valve replacement with Perceval S sutureless bioprosthesis (LivaNova, Saluggia, Italy). Methods: A total of 105 patients had an aortic valve replacement with a Perceval S bioprosthesis between June 2015 and October 2018. The combined procedures were, mitral valve replacement (n = 1), tricuspid valve repair (n = 2), myocardial revascularisation (n = 16), and myectomy (n = 1). The clinical and echocardiographic follow-up was performed at discharge, at 6 months, and yearly, after surgery. Results: The mean age was 80.5 ± 3.8 years, and 57 (54.3%) were women. The mortality rate at 30 days was 1.9% (2 out of 105).The 30-day survival rate was 98%, and at one year it was 95%. The mean Euroscore II was 3.8% ± 5.5%. The cardiopulmonary bypass and ischaemia times were 58.4 ± 41.8 min, and 44 ± 19.9 min for isolated aortic valve replacement, 94.2 ± 44.1 min and 73.9 ± 35.6 min for combined procedures, respectively. The mean trans-prosthetic gradient was 13.5 ± 4.9 mmHg. The left ventricle function increased from 56.8% ± 10.8% to 58.6% ± 11.1%. Only 7 patients have required a definitive pacemaker implant (6.7%). Only 2 patients presented with a moderate para-valvular leak that did not require any treatment. Conclusions: Aortic valve replacement with the Perceval S sutureless bioprosthesis is associated with low mortality and excellent clinical and haemodynamic behaviour, especially in elderly patients. Palabras clave: Reemplazo valvular aórtico, Perceval S, Estenosis valvular aórtica, Prótesis biológica, Revisión, Keywords: Aortic valve replacement, Perceval S, Aortic valve stenosis, Biological prosthesis, Revie