Implementing the GBT Data Transmission Protocol in FPGAs

International audienceThe GBT chip is a radiation tolerant ASIC that can be used to implement bidirectional multipurpose 4.8 Gb/s optical links for high-energy physics experiments. It will be proposed to the LHC experiments for combined transmission of physics data, trigger, timing, fast and slow control and monitoring. Although radiation hardness is required on detectors, it is not necessary for the electronics located in the counting rooms. Therefore, a study is being made to implement these GBT links on FPGAs. This paper will describe the GBT protocol implementation, the configuration of the transceivers on Altera Stratix II GX and Xilinx Virtex 4, the optimization of resource for multi-transceivers, the first data transmission tests and the source code availabilit

The PCIe-based readout system for the LHCb experiment

International audienceThe LHCb experiment is designed to study differences between particles and anti-particles as well as very rare decays in the beauty and charm sector at the LHC. The detector will be upgraded in 2019 in order to significantly increase its efficiency, by removing the first-level hardware trigger. The upgrade experiment will implement a trigger-less readout system in which all the data from every LHC bunch-crossing are transported to the computing farm over 12000 optical links without hardware filtering. The event building and event selection are carried out entirely in the farm. Another original feature of the system is that data transmitted through these fibres arrive directly to computers through a specially designed PCIe card called PCIe40. The same board handles the data acquisition flow and the distribution of fast and slow controls to the detector front-end electronics. It embeds one of the most powerful FPGAs currently available on the market with 1.2 million logic cells. The board has a bandwidth of 480 Gbits/s in both input and output over optical links and 100 Gbits/s over the PCI Express bus to the CPU. We will present how data circulate through the board and in the PC server for achieving the event building. We will focus on specific issues regarding the design of such a board with a very large FPGA, in particular in terms of power supply dimensioning and thermal simulations. The features of the board will be detailed and we will finally present the first performance measurement

The Level-0 Muon Trigger for the LHCb Experiment

A very compact architecture has been developed for the first level Muon Trigger of the LHCb experiment that processes 40 millions of proton-proton collisions per second. For each collision, it receives 3.2 kBytes of data and it finds straight tracks within a 1.2 microseconds latency. The trigger implementation is massively parallel, pipelined and fully synchronous with the LHC clock. It relies on 248 high density Field Programable Gate arrays and on the massive use of multigigabit serial link transceivers embedded inside FPGAs.Comment: 33 pages, 16 figures, submitted to NIM

Conception and Validation Software Tools for the Level 0 Muon Trigger of LHCb

The Level-0 muon trigger processor of the LHCb experiment looks for straight particules crossing muon detector and measures their transverse momentum. It processes 40×106 proton-proton collisions per second. The tracking uses a road algorithm relying on the projectivity of the muon detector. The architecture of the Level-0 muon trigger is complex with a dense network of data interconnections. The design and validation of such an intricate system has only been possible with intense use of software tools for the detector simulation, the modelling of the hardware components behaviour and the validation. A database describing the dataflow is the corner stone between the software and hardware components

Development of a Compton camera for medical applications based on silicon strip and scintillation detectors

International audienceA Compton camera is being developed for the purpose of ion-range monitoring during hadrontherapy via the detection of prompt-gamma rays. The system consists of a scintillating fiber beam tagging hodoscope, a stack of double sided silicon strip detectors (90 Â 90 Â 2 mm 3 , 2 Â 64 strips) as scatter detectors, as well as bismuth germanate (BGO) scintillation detectors (38 Â 35 Â 30 mm 3 , 100 blocks) as absorbers. The individual components will be described, together with the status of their characterization

Contribution française à l'upgrade de LHCb

La contribution française à l'upgrade de LHCb est d etaillée dans ce document et s'inscrit dans le prolongement du Framework TDR soumis au LHCC le 25 mai 2012. La France a contribué à la conception et à la réalisation de la mécanique et de l'électronique de lecture des calorimètres. Elle est l'acteur principal du système de déclenchement de premier niveau et l'initiatrice du projet DIRAC, progiciel de traitement et d'analyse de données dans un environnement distribué. Les physiciens et ingénieurs français ont de nombreuses responsabilités de premier plan et sont très fortement impliqués dans l'analyse des données. Les groupes français souhaitent poursuivre leur forte participation a l'expérience en contribuant a son upgrade, notamment l'électronique de lecture des calorimètres et du trajectographe en fibres scintillantes ainsi qu'au data processing

Contribution française à l'upgrade de LHCb

La contribution française à l'upgrade de LHCb est d etaillée dans ce document et s'inscrit dans le prolongement du Framework TDR soumis au LHCC le 25 mai 2012. La France a contribué à la conception et à la réalisation de la mécanique et de l'électronique de lecture des calorimètres. Elle est l'acteur principal du système de déclenchement de premier niveau et l'initiatrice du projet DIRAC, progiciel de traitement et d'analyse de données dans un environnement distribué. Les physiciens et ingénieurs français ont de nombreuses responsabilités de premier plan et sont très fortement impliqués dans l'analyse des données. Les groupes français souhaitent poursuivre leur forte participation a l'expérience en contribuant a son upgrade, notamment l'électronique de lecture des calorimètres et du trajectographe en fibres scintillantes ainsi qu'au data processing

Évolution de la contribution française à l'upgrade de LHCb

Ce document décrit l'évolution de la contribution française à l'upgrade de LHCb. Il s'inscrit dans le prolongement de la Lettre d'Intention [1], du Framework TDR [2], du document soumis au Conseil scientifique de l'IN2P3 le 21 juin 2012 [3], et des Technical Design Reports soumis au LHCC en novembre 2013 [4, 5]. Ces derniers concernent le détecteur de vertex et les détecteurs utilisés dans l'identification des particules. La contribution française s'est cristallisée autour de quatre grands projets : l'électronique front-end des calorimètres et du trajectographe à fibres scintillantes, le système de déclenchement de premier niveau et la carte de lecture à 40MHz commune à l'ensemble des sous-systèmes. Dans ce document nous décrivons les contributions envisagées et les ressources nécessaires pour mener à bien ces projets