Interface Ethernet para um testador de sistemas electrónicos do Tilecal

• Autor(es): Alves, José Domingos Resende Gomes Lopes
• Data: 2012
• Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10451/9156
• Origem: Repositório da Universidade de Lisboa
• Assunto(s): TileCal; MobiDICK; Ethernet; Cyclic Redundancy Check; Teses de mestrado - 2012
• Tipo de Documento: Dissertação de Mestrado
• Idioma: Português
• Orientador(es): Evans, Guiomar Gaspar de Andrade, 1966-; Augusto, José António Soares, 1960-

Descrição

Tese de mestrado em Engenharia Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012 Este trabalho foi realizado no âmbito da actualização de um testador de sistemas electrónicos do calorímetro hadrônico Tilecal da experiência ATLAS/CERN. Este testador, o MobiDICK 4, é implementado de forma a comunicar com um computador através de uma interface Ethernet implementada numa FPGA, tendo sido necessário efectuar testes às interfaces Ethernet disponíveis para este tipo de implementação. Uma das funcionalidades do referido testador é a verificação da integridade de dados enviados pelo sistema electrónico de frontaria instalado no TileCal. Foi também implementado, no âmbito deste trabalho, um algoritmo de verificação de integridade de dados chamado de Cyclic Redundancy Check (CRC). O teste das interfaces foi realizado através da implementação de um sistema de comunicação no laboratório de electrónica da FCUL (Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa), operando em modo full-duplex, no qual se testou a comunicação Ethernet entre uma placa ML605 equipada com uma FPGA Virtex-6 da Xilinx, e um computador, com recurso ao protocolo TCP/IP. Foram implementadas e testadas duas interfaces Ethernet disponibilizadas pela Xilinx: as interfaces Tri-mode Ethernet Media Access Control (TMAC) e Ethernet Lite Media Access Control (ELM), num sistema embebido controlado pelo microprocessador soft-core embebido MicroBlaze. A implementação e os testes dessas interfaces Ethernet foram efectuados no ambiente Integrated Software Environment (ISE) da Xilinx com recurso às ferramentas existentes na plataforma Embedded Development Kit (EDK). A ferramenta EDK permite a implementação rápida de um sistema embebido completo e funcional, incluindo um microprocessador embebido, para ser configurado numa FPGA da Xilinx. O algoritmo de verificação de dados recebidos pelo testador (enviados pela electrónica de frontaria) foi implementado no CERN, numa placa ML507 equipada com uma FPGA Virtex-5 da Xilinx. Esta placa é a placa de controlo do referido testador MobiDICK 4. Após a implementação foram realizadas testes de validação, numa situação real de aquisição de dados da electrónica de frontaria. The present work was developed in the scope of an update of a tester of the electronics systems of the hadronic calorimeter TileCal of the ATLAS experiment at CERN. This tester, MobiDICK 4, communicates with a user’s computer via an Ethernet interface implemented in FPGA. Tests of Ethernet interfaces were required to determine the one more suitable for the tester. Another functionality of this tester is to check the integrity of data sent by the front-end electronics system of the TileCal, so an algorithm to do this task was implemented in the scope of this work. The Ethernet interfaces’ tests were performed by implementing a communication system in full-duplex mode in our electronics laboratory, where the Ethernet communications between a Xilinx ML605 board equipped with a Virtex-6 FPGA, and a computer, using the TCP/IP protocol was tested. Two Ethernet interfaces available in the Xilinx’s tools were implemented and tested: the Tri-mode Ethernet Media Access Control (TMAC) interface and the Ethernet Lite Media Access Control (ELM) interface, incorporated in an embedded system controlled by the embedded soft-core microprocessor MicroBlaze. The implementation and tests were performed using the Integrated Software Environment (ISE) from Xilinx, and the resources available in the Embedded Development Kit (EDK). EDK allows a simple way to implement a complete and functional embedded system with a microprocessor for deploying in a Xilinx’s FPGA. The data integrity check algorithm was implemented and tested in the control board of the tester, the ML507 board equipped with a Virtex-5 FPGA. This algorithm will be able to check the data integrity in data sent by TileCal during tests. After the implementation, validation tests were performed in a real situation of data acquisition from the front-end electronics system of the TileCal.