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Revision 12014-10-15 - AtlasjSilicon

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Installation and Setup

Introduction

USBPixシステムは文字通りUSB接続を用いて読み出しを行うData AcQuisition (DAQ) システムである。ドイツのボン大学が開発し、現在ATLASグループのピクセル型検出器の簡易試験システムとしては標準的なも のとなっている。

本システムの特徴は、PCとの接続にUSBケーブルを用いている点である。今までの装置では、主にVMEの専用PCボードをPCのマザーボードに差すことで接続を行っていたが、これにはPCの機械的構造とOSのドライバーの対応性に依存していた。今回の装置では汎用的な接続規格であるUSBを用いることで、PCボードというような汎用性の低い装置を使わずに済み、ラップトップでも動かすことが可能となった。

正確にはわからないが、より汎用性の高い規格のもうひとつのパターンであるLANケーブルを用いなかったのは、USBケーブルの方がLANケーブルよりも転送が速いこと、LANは複数ついているものは少ないが、 USBは大抵複数個ついているため扱いやすいことといった理由があるのだろう。

USBPixシステムの全体図を図1に示す。大きく分けて以下のような3つのパートがある:

  • Multi I/O Board
  • Adapter Card
  • Chip Card
実際の演算を行っているのはMuiti I/O Boardであり、Adapter Cardは試験対象のセンサーが載ったボード (Chip Board) とのデータの媒介役を担っている。Chip Boardに載っている読み出しチップは現在FE-I3やFE-I4という2種類があるが、チップの種類に依ってAdapter Cardを付け替える必要がある。図1に示されている Adapter CardはFE-I4用のものである。4つのチップを同時に接続することができるBurn-in Card (BIC) というAdapter Cardも存在する。4枚のチップを同時に読みだして並列にチューニング等が出来るようになるわけではないが、チューニングを走らせたらあとは放っておけばケーブルの抜き差しの必要なしに4台分終了するという利点がある。

USBpixFE-I4-16.jpg

準備

PCとUSBpixシステムを準備。Windows XP/7 32bit/64bitそれぞれで動くことは確認済み。ただし、FE-I3 のセンサーは32bitのOSでは読み出せないので注意。FE-I3用のDAQソフトウェアは開発が終了しており、ドライバが64bitのOSに対応していない。ただし、FE-I4を読み出す場合は64bitのOSを用いたほうが遥かに速い。64bitに対応したのはversion4から。Linuxでも動くようだが未確認。Windows 8ではおそらくドライバがインストールできず動作しない。

USBPix試験測定用ソフトウェアのインストール

USBpixの読み出しにはSTcontrolというソフトウェアを用いる。このソフトウェアのインストール方法を

以下に示す。

  • Windows の場合
  • バイナリファイルを使う
    バイナリファイルはUSBPixのwikiから持ってくる。ユーザーネームとパスワードは共にusbpixである。インストールは極めて簡単で、持ってきたものをダブルクリックしてインストーラーを起動し、画面にしたがって選択していけばよい。作業は数分で終わる。新しいバージョンのSTcontrolでは、環境によってドライバーがうまくインストール出来ないことがあるようだ。(「現在の言語では、デバイスドライバのインストールウィザードはサポートされません。」と表示される。)この場合はドライバが含まれるフォルダ(デフォルトではC:\USBpixI4\driver)のsilabusb.infを右クリックしインストールをクリックすればよい。これでもダメな場合は古いバージョンのSTcontrolをインストールするしかないか。wikiにあるsubversionのリンクから/USBpixI4/host/tags/release-3.3/setup3に移動し、インストーラのexeファイルをダウンロードする。あとは同様。ドライバはデバイスマネージャからインストールを行う。
  • ソースファイルからコンパイル
    バイナリファイルからインストールできるのは必ずしも最新バージョンではない。新しいものを使いたい 場合はソースからコンパイルを行う。
    1. Subversionのインストール
      Subversionはバージョン管理ツールのひとつである。数あるクライアントのうちどれかのバイナリを webからダウンロードしインストールするだけ。筆者はTortoise Subversionを用いている。USBpix (STcontrol) のソースコードが手元にある場合はSubversionはなくても問題ない。

    2. Visual C++ 2008 Express Editionのインストール
      Microsoft社が無料配布しているコンパイラ (統合開発環境) である。Webで見つけたインストーラに 従ってインストールすれば完了。さらに環境変数VCDIRを編集する。Windows XPでの手順は以下の 通りである。マイコンピュータを右クリック->プロパティ->詳細設定->環境変数->システム環境変数 の「新規」->変数名にVCDIRと入力->変数値にC:\Program Files\Microsoft Visual Studio 9.0\VCと入 力->OKをクリック。パスは手で打たずコピー&ペーストしたほうがよい。

    3. ROOT のインストール
      ROOTは高エネルギー物理実験で標準的に用いられているデータ解析用フレームワーク。CERNが開発している。http://root.cern.ch/から該当するOS用のバイナリファイルをダウンロードする。バージョンは5.26.00以上が適当。あとはインストーラを起動して、インストールを行うだけ。

    4. Qt のインストール
      Qtは色々なOSに対応したGUI用のC++ライブラリ。USBpixページからバージョン4.6.3のリンクが 張ってあるのでそこから取ってきてインストールする。さらに、Qtをインストールしたフォルダのパスを環境変数QTDIRに登録する。Windows XPでの手順は以下の通りである。マイコンピュータを右クリック->プロパティ->詳細設定->環境変数->システム環境変数の「新規」->変数名にQTDIRと入力- >変数値にC:\Qt\4.6.3と入力->OKをクリック。続いて、システム環境変数の一覧にあるPathを編集-> 変数値の末尾にセミコロンを入力し、セミコロンの後ろにC:\Qt\4.6.3\binを追加する->OKをクリック。

    5. Qwt のインストール
      Qwtはテクニカルな用途のGUIソフトを開発するためのQt拡張ウィジェット。同じくUSBpixのページからバージョン5.2.1へのリンクをたどってダウンロードする。これをC:\に展開し、C:\qwt-5.2.1\bin といった構造にする。日本語環境では\はと読み替えるように。そして、すべてのプログラム->Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition->Visual Studio Tools- >Visual Studio 2008 Command Promptを起動し以下のコマンドを入力する。
      > cd C:\qwt-5.2.1
      > qmake qwt.pro && nmake
      Qtの場合と同様にQWTDIRにC:\qwt-5.2.1を登録する。Windows XPでの手順は以下の通り。マイコンピュータを右クリック->プロパティ->詳細設定->環境変数->システム環境変数の「新規」->変数名にQWTDIRと入力->変数値にC:\qwt-5.2.1と入力->OKをクリック。
    6. USBPix のインストール
      まずコマンドプロンプトで
      > cd C:\
      > mkdir USBpixI4 \host\tags
      > cd USBpixI4 \host\tags! としてインストール用のフォルダを用意する。そしてsubversionを用いてSTcontrolのソースをダウンロードする。
      > svn co http://icwiki.physik.uni-bonn.de/svn/USBpixI4/host/tags/release-x.y
      release-3.3以上を推奨4。64bitOSはrelease-4.0以上でないと対応していない。
      Visual Studio 2008 Command Promptで、ダウンロードしたリリースのフォルダまで移動し、 setup.batで環境変数の設定を行う。
      > cd release-x.y
      > setup.bat! その後、特にエラーが出なければ
      > nmake clean
      > nmake
      を実行し、インストールを完了する。warningはたくさん表示されるが基本的に気にしなくて良い。完了後、一度release-x.y/bin/STcontrol.exeを起動してみる。その際に、qwt5.dllがないというエラーが発生したら、Qwtのフォルダからrelease-x.y/binにqwt5.dllをコピーしてやればよい。
    7. ドライバのインストール
      Windows XPの場合、USBpixのMulti-IO BoardをUSBでPCに接続すると画面に「新しいハードウェア の検出ウィザード」が表示される。「はい、今すぐおよびデバイスの接続時には毎回接続します」を 選択して「次へ」をクリック。「一覧または特定の場所からインストールする」を選択し「次へ」を クリック。「次の場所で最適のドライバを検索する」を選択し、「リムーバブルメディアを検索」の チェックを外し、「次の場所を含める」のチェックを入れ、「C:\USBpixI4\host\tags\release-x.y\driver\winXP」のようにパスを入力し「次へ」をクリック。これでドライバがインストールされる はず。
    8. ショートカットの作成
  • Linuxの場合

原文: Kazuki Motohashi, Ryo Nagai

編集: Daiki Yamaguchi

-- Daiki Yamaguchi- 2014-10-15

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