1、Linux系统下基于EPICS的中子探测器数据获取软件的设计与实现,报告人：周科 中科院高能物理研究所东莞分部 2017年4月11日,提纲,2,3,研究背景,中国散裂中子源-CSNS,电子学,中国在建的第一台散裂中子源-中国散裂中子CSNS,设计了21条中子孔道；一期三台中子谱仪：通用粉末衍射仪（GPPD）、小角散射仪 (SANS)和多功能反射仪(MR).,GEM二维位敏气体探测器,小角散射仪( 三个束流检测器),DAQ（NEROS）,研究背景EPICS,V4IOC=V3IOC+pvAccessServer,EPICS V3主要结构,SNS反射谱仪的探测器,EPICS三个主要组成部分：OPI（
2、Operator Interface）CA（Channel Access）/pvACcessIOC（Input/Out controller）,4,提纲,5,灵敏探测面积：50mm50mmpad阵列将探测器划分为3232共1024个像素点,根据实验需求选择百兆或千兆,模拟部分由64路CIPix ASIC芯片完成，输出数字信号数字部分基于FPGA实现，利用符合方法确定击中位置,64位Linux操作系统Centos7.2内核为3.10.0，gcc编译器版本号4.8.5。,6,提纲,7,NEROS软件开发环境,areaDetector的结构示意图,EGCS软件系统的目录框架,EGCS：基于EPICS
3、框架的开发和测试 软件包;areaDetector：控制2-D探测器的应用程序；EPICS V4： 增加了新通信协议和结构体类型PV；CSS :提供监控界面显示、PV量管理、数据库服务等功能,丰富的CSS UI控件,EPICS V4,8,NEROS总体框架,NEROS前端读出程序,NEROS后端数据处理程序,9,NEROS前端读出程序,V4 sever 通过pvAccess协议向外发送中子结构体数据,UDP/IP配置硬件驱动，TCP/IP接收中子原始数据；,ROS程序解析电子学读出的原始中子数据，并赋值给V4的中子结构体PV,10,NEROS后端程序,实现功能：对数据做在线处理和统计分析，将结
4、果显示于CSS的OPI界面将中子数据按照既定的Nexus格式进行有效存储,后端数据处理程序基本框架,11,后端程序在线监测界面,NEROS Main Control：监控实验中在线显示和线下数据存储的启停及当前运行状态；NEROS Frame Control ：设置TOF谱和2D位置分布图刷新频率；监测当前IOC 的CPU占用率等；NEROS Data Control： 负责对中子数据的监测。,实现功能：,12,后端程序在线监测界面,1D 中子飞行时间 监测界面,2D中子探测像素分布监测界面,二维位置分布在X方向或Y方向上的投影分布,特定X值或Y值上的中子事件统计分布,实现功能： ROIs:
5、对感兴趣区域的中子事件做统计对比； Profile Plots：对X/Y 2D分布图进行X、Y方向上的投影分析; ROI Filter：中子事件过滤 ,13,后端程序Nexus文件存储,Nexus格式中子数据存储文件实例,Nexus：以格式化的方式保存实验配置信息、谱仪描述信息、样品以及样品环境信息、实验原始数据及其它一切有助于理解大型装置实验的信息。,Nexus数据存储设置OPI界面,Hdfview工具浏览Nexus存储的中子数据,四种类型：数据组（Data Group）；数据域（Data Field）；数据属性（Data Attribute）；链接（Link）；,14,Write mode
6、 ：Capture：一次实验可存多个文件；Stream：一次实验一个文件,NEROS V4 对外的数据接口,V4 client对外接口的基本框架,建立monitor client所需实现的继承类和虚函数,实现monitor client过程的程序流程图,V4 client monitor的基本流程:Channel 请求连接过程Monitor请求连接过程Monitor event过程回调数据接口函数,目的：局域网内不同节点的V4 Client，均可通过接口获取束流监测器所探测的中子数据,15,提纲,16,V4 数据传输性能测试,C/S对象 : V4 Sever模拟脉冲中子源 / V4 Clien
7、t(NEROS)； 传输协议：pvAccess ；模拟源脉冲发送频率： 25Hz（与CSNS质子打靶的频率一致）；测试方法：通过改变单个Pulse的中子事件数设置束流监测器的计数率大小，如设置1M的计数率，则单个Pulse中的中子事件数为1M/25 = 40000。,V4 模拟中子源传输的单个Pulse数据,17,为验证NEROS系统的实验取数性能，初步测试在X光机平台和252Cf 同位素中子源平台进行二维狭缝成像实验,X光机实验平台,252Cf中子源实验平台,X光机上的“CSNS”成像,252Cf中子源上的“E”成像（位置分辨约为3mm）,18,实验测试,提纲,19,总结及下一步工作安排,总
8、结,下一步工作： 继续优化程序，做到轻量化，方便移植和部署；在高通量的中子束流上测试，验证NEROS高速处理数据的能力； ,总结： 基于EPICS的NEROS数据获取软件系统的设计与实现基本完成，满足了对中子数据的前端软件读出和后端在线监测、存储以及对外的接口需求，初步测试取得了较好的实验效果。,20,致谢,21,感谢庄建老师对于本工作的支持与指导，实验控制组内胡磊和邱勇翔对于EGCS软件包的支持以及廖礼江对于NEROS前段读出程序的编写与调试；感谢探测器组孙志嘉老师和陕西科技大学马毅超老师对于GEM探测器和电子学的硬件支持；感谢滕海云对于实验调试平台搭建和测试做出的帮助。,谢谢大家！欢迎批评指正！,
