Development and validation of FPGA-based autorecovery logic in the CMS HGCAL data acquisition system

Bu tez FPGA tabanlı Autorecovery Bloğu'nun tasarımı, gerçeklenmesi ve geçerlenmesini kapsamaktadır. Autorecovery Bloğu, Yüksek Granülerlikli Kalorimetre veri toplama sisteminde hatalı paketler veya bağlantı problemleriyle karşılaşıldığında harekete geçer. 40 MHz saat frekansında çalışan blok, ECON-D veri yoğunlaştırıcı uygulamaya özel tümdevrelerinden gelen hataların takibini yapar. Dört adet birbirinden bağımsız sayaç ardışık; zaman aşımı, öbek kesişimi numarası uyumsuzluğu, olay numarası uyumsuzluğu ve arabellek taşması hatalarını sayar. Sayaçlardan biri programlanan eşiği geçtiğinde blok ilgili kurtarma komutunu gönderir. Veri toplama sistemi belleniminin IPbus altyapısı, Autorecovery Bloğu da içine alacak şekilde genişletilmiş ve bloğun sahip olduğu çoğu statik parametre dinamik hale getirilmiştir. Hata önceliği listesi, komut eşikleri, komut yönlendirme haritası ve kurtarma komutu baskılama işlevi IPbus kontrol yazmaçları ile ayarlanabilir hale getirilmiştir. IPbus durum yazmaçları ile de bloğun iç değerlerinin takibi sağlanmıştır. Blok, Serenity taşıyıcı kartına yerleştirilmiş AMD Kintex™ UltraScale+™ KU15P alanda programlanabilir kapı dizisinde geçerlenmiştir. Bloğun temel fonksiyonları izole haliyle test edilmiştir. 1024 saat döngüsü boyunca enjekte edilen hatalar sonucunda %100 başarı oranı ile kurtarma komutları tetiklemiştir. Blok daha sonra ana sistem yazılımına entegre edilerek, emüle edilmiş hatalarla %100 başarı oranıyla geçerlenmiştir.