Firmware?

160Mbps/640MbpsのFirmwareを使う場合，config fileのparameterを変更する必要がある．

160Mbps -> CdrSelSerClk=3

640Mbps -> CdsSelSerClk=0

Etc. 備忘録

Digital/Analog Power （LV)

RD53A Single Chip Cardには，digital/analog powerをdirectで与えるかregulatorを通して与える(regulator mode)かの2通りある．

Regulator Mode

• RD53A SCCのjumper pinで，VINAとVINDを選ぶ．
• LVは基本的には1.8V印加 (4pin MOLEXのconnect部分を正面にして，上側がhotで下側がGND，左側がanalogで右側がdigital)
• jumper pinの先とGNDでの電位差が1.2V程度なら問題なし．

• RD53A SCCのjumper pinでは，VDDAとVDDDを選ぶ．
• LVは基本的に1.2V印加

Etc.

YARR/bin に入っている解析scriptsを編集する際の手順．

• このbinary fileは YARR/src/tools 下に入っているC++をcompileすることで得られたもの．やりたい解析などがある場合はここをいじる．
• $ cd YARR/build
• $ source /opt/rh/devtoolset-7/enable (cmakeのversionを変更)
• $ cmake ../
• $ make (compileされたbinary fileは，YARR/build/bin下に入る)
• $ make install (YARR/binに反映)

• RD53ARealQuadDAQ : General information and log for Real Quad module DAQ

Preparation

Firmware

Firmwareのversionが古い場合，新しいversionをもってくる．

• $ git clone https://gitlab.cern.ch/YARR/YARR-FW.git YARR-FW-20yymmdd
• 20yymmdd：downloadした日付

• （Ohio cardのそれぞれのPortに載っているパーツがAC or DCか確認する）
• JTAGをXpressk7とPCのUSBポートに接続．
• $ source /opt/Xilinx/Vivado/2019.02/setting64.sh
• $ cd YARR-FW-20yymmdd/scripts
• $ ./flash.sh or $ python flash.py
  • flash.shの場合は，該当するbit fileをstrageからinstallする．old versionやFNAL versionなどはない．
  • flash.pyの場合は，YARR-FW-20yymmdd下にあるbit fileから選ぶことができる．よく，syn/xpressk7下に置いたりする（？）
• 基本的に以下のversionを選択する．
  • Xpressk7_325 （現在持っているXpressk7のversionが325というものらしい）
  • Ohio card
  • 160Mbps
  • 4x4 (data line数）（FNALのように1つtrigger用=DCだと3x4）
• 問題なく焼き終えたらreboot．（焼くのにだいたい10分くらいかかる）

Check Communication with XpressK7

Softwareが古い場合，新しいversionのを持ってくる．

• $ git clone https://gitlab.cern.ch/YARR/YARR.git YARR-20yymmdd
• $ cd YARR-20yymmdd
• $ cmake -j4 (?)

• $ cd YARR-20yymmdd
• $ ./bin/specBenchmarkDma

Config File

scanをする際にcontroller configやconnectivity config, scan configを指定する必要がある．

connectivity config

• Xpressk7 (Ohio card)のどのportを使い，どのchip config fileを使うかを指定．
• "config": 使用するchip config file. 存在しない場合は自動的にdefaultのが作られる．
• "tx": talk channel. (0,1,2,3)=port(A,B,C,D)
• "rx": read channel. (0,1,2,3)=port(A,B,C,D)
• "enable": 使用するか否か．0 or 1
• "locked": chip config fileの書き換えの有効化．0 or 1

• 基本的にいじる必要はないが，以下に詳しく書いている．
• https://gitlab.cern.ch/YARR/YARR/-/blob/master/docs/scanconsole.md
• https://gitlab.cern.ch/YARR/YARR/-/blob/master/docs/rd53a.md

• EnCoreCol [Diff1,2/Lin1,2/Sync]: Front Endごとにマスクするなら，65535->0, 1->0にする．
• DiffLcc (En): Leakage Current Compensation bias (En: 1 is enable)
• Sldo[Analog/Digital]Trim: analog or digital regulator output voltage trim.
  • RD53A とのcommunicationでinvalid dataを受け取る場合，この数値を変えると解決する場合がある．(22->19とか）
• Name: scan結果のデータやhistogramの名称．

Katsuya Sato - 2020-08-19

Configure Chip and Run Scan, Tune

参照：https://gitlab.cern.ch/YARR/YARR/-/blob/master/docs/rd53a.md

基本的にscanをする際は，

$ ./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/CONNECTIVITY.json -s configs/scans/rd53a/SCAN.json [OPTION]

[OPTION]

• -p: histogram plotting enable
• -m 0: No change masks
• -m 1: reset masks
• (no add -m: add masks)

Digital / Analog Scan

$./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/example_rd53a_setup.json -s configs/scans/rd53a/std_digitalscan.json -p

$ ./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/example_rd53a_setup.json -s configs/scans/rd53a/std_analogscan.json -p

Threshold Scan

$ ./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/example_rd53a_setup.json -s configs/scans/rd53a/std_thresholdscan.json -p

Range

• defaultでは，Vcal:50-300 i.e. 500e-3000eしか測れない．
• scans/rd53a/std_thresholdscan.jsonの中の"parameter":"InjVcalDiff"のmax,minを変更すればよい．
• inject charge [e]~Vcal*10

ToT (Time over Threshold) Scan

$ ./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/example_rd53a_setup.json -s configs/scans/rd53a/std_thresholdscan.json -p -t [CHARGE] [Target ToT ]

ToT Scanをする際はinject charge=MIPが落とすcharge~10k[e]を入力する．（1um siliconに対しておよそ80electrons）

Tune

Tunigはscriptsが用意されている．（詳しくは中を見てほしい）これには引数が必要で，

$ ./scripts/tune-rd53a.sh [1st Target Threshold] [2nd Target Threshold] [Inject Charge] [Target ToT ] configs/controller/specCfg.json configs/connectivity/example_rd53a_setup.json

• [1st Target Threshold]: Linear Front Endをtuningする際に使われる．final targer thresholdが1500eの場合は，[1st Target Threshold]=2000とか？
• [2nd Targer Threshold]: final target threshold.
• [Inject Charge]: 10000 (10k[e])
• [Targer ToT ]: 7 or 8 [b.c]とか．（final thresholdと関係する）
• controller configやconnectivity configの前に"-r"や"-c"は不要．

Cross-Talk Scan

$ ./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/example_rd53a_setup.json -s configs/scans/rd53a/std_crosstalk_scan.json -p

Inject Pattern

• scan configの中の"maskSize"
• readout pixel (center)に対して上下左右どのpixelにchargeをinject (max:40ke)するか指定する．
• maskSize=(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11)

• defaultだと全てのpixelを読んでくれるわけではない．analog scanのようにすべてのpixelを読み込むためには，
• "loopAction": "Rd53aMaskLoop"の中の"max":1536->64に変更すればよい．
• "loopAction": "Rd53aCoreColLoop"の中の"nSteps"は1でも問題なく動く．（analogscanは5で，これにするととても時間がかかる）

Source Scan

参照： SelfTriggerScan

参照： ExtTriggerScanFNAL

Scan後に.raw dataを作成させるには，scan configに"algorithm": "DataArchiver"の項を追加する必要がある．

（.raw dataを解析するのは，plotting/read_rawData or bin/analyseRawDataを使えばよい）

-- Katsuya Sato - 2020-08-19

• SelfTriggerScan : VcalTestUsing55Fe などのself trigger scanの方法 (2020.08.18現在)
• ExtTriggerScanFNAL: 外部シンチレータを使ったexternal trigger scanの方法 (2020.08.18現在)

• https://gitlab.cern.ch/YARR/YARR/-/blob/master/docs/scanconsole.md : About YARR scanConsole (2020.08.18現在)
• https://gitlab.cern.ch/YARR/YARR/-/blob/master/docs/rd53a.md : About YARR each scan (digital, analog, threshold, cross-talk, trigger, etc.) (2020.08.18現在)

#OLD# preparation

#OLD# How to configure chips and run scan

• RD53ADAQdevel : attach boardでのtrigger受け取り等

• RD53ADAQAtatlaspc14 : atlaspc14 RD53A daq log page

• YARR-FW-devel :YARR-FWのコンパイル等

• RD53ATravelingModule : temp log book for traveling module

• XpressK7USBc: USB-c readout

• http://dbiswas.web.cern.ch/dbiswas/cgi-bin/mysite.fcgi/rd53a-chip/loc?id=KEK : rd53a chip database

• Bdaq53HowTo : How to use bdaq53 (Bonn's rd53a daq system)

./primlist/scan53.sh totscan KEK53-〇 -t {injection charge}

• https://twiki.cern.ch/twiki/bin/viewauth/RD53/RD53AInventory : All chips must be tracked in here

Memo & Log

• RD53Alog : log等の雑記

• RD53Achipdatabase : RD53AのLVカレントとレギュレータ電圧

• RD53Achipdatabase : RD53AASICのLVカレントとレギュレータ電圧

• SCCchanges : Single Chip Cardに実装されている抵抗等の変更点

./primlist/scan53.sh digitalscan KEK53-〇

or

./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/example_rd53a_setup.json -s configs/scans/rd53a/std_digitalscan.json -p

[analogscan]

./primlist/scan53.sh analogscan KEK53-〇

or

./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/example_rd53a_setup.json -s configs/scans/rd53a/std_analogscan.json -p

[thresholdscan]

./primlist/scan53.sh thresholdscan KEK53-〇 -f std(lin,diff)

or

./bin/scanConsole -r configs/controller/specCfg.json -c configs/connectivity/example_rd53a_setup.json -s configs/scans/rd53a/std_thresholdscan.json -p

stdだと全FEに対してscanされlinだとlinear FE、diffだとdifferential FEのみscanされる

[tune threshold]

./primlist/scan53.sh thresholdscan KEK53-〇 -t {target threshold} -f std(lin,diff)

→テスターで測定しながらVDDD、VDDAが1.3Vとなるように調節してTEXIOから電圧をかけるとconfigが通った(安定している)

scanの途中にconfigが崩れることが割とある

How to configure chips and run scan

updating....

• RD53AStartUpHowTo : RD53A を動かす際の最初の準備

./bin/test が問題なく動いたらRD53Aと接続、電源を投入して ./bin/rd53a_test を実行し、

[Data] : COL(12) ROW(1) PAR(1) TOT(15,11,15,15)

のような結果が得られれば、config が通っている。

現状PC10だとPCIeでXpressk7が認識されていないっぽいのでPC9でテスト中

LVはTEXIOから供給すると立ち上がりが遅いため(?)に動かない確率が高い。代用としてUSBpixのregulatorを用いている。

• src内で"./bin/test"を実行して正常に動くかを確認

preparation

• source /opt/Xilinx/Vivado/2016.4/settings64.shをして、vivadoでVivadoを起動
• Open Hardware Manegerに入り、Open targetのAuto connectをクリック
• xcf7k325t_1を右クリックし、Program Deviceをする
• ~/work/FNALTestbeam2018/XpressK7_RD53A/YARR-FW/syn/xpressk7/bram_rd53a_quad_lbnl-325内のrd53a_quad_lbnl_passive_325_160Mbps_pixregro.bitを焼いてPCをreboot
• src内で./bin/testを実行して正常に動くかを確認

• https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/Main/TimonHeim?forceShow=1

RD53A DAQ

Memo

• RD53ADAQdevelopment : FE-I4 DAQ development by KC705 & preparation of RD53A daq
• RD53AProbeCard : RD53A Probe card development for ASIC and Module testing
• RD53AtestAtLBL : Random memo at LBL

Useful links

• https://twiki.cern.ch/twiki/bin/viewauth/RD53/RD53ATesting

Koji Nakamura - 2018-03-26

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