Category: Experiment

GROWTH FPGA/高速ADCボード – 3 – FPGA書き込み

雷雲ガンマ線プロジェクト(GROWTH / Thundercloud Project)で開発したGROWTH FPGA/高速ADCボードに関する記事の第三回です。 GRWOTH FPGA/ADCボード関連の記事一覧 GROWTH FPGA/高速ADCボードの概要 GROWTH FPGA/高速ADCボードの拡張コネクタ GROWTH FPGA/高速ADCボードのFPGA書き込み パルス計測プログラムgrowth_daqのビルドと測定実行 購入直後のGROWTH FPGA/高速ADCボードは、シマフジ電機による試験用のFPGAイメージが書き込まれています。実験等でADCの波形データの取得をおこなうためには、以下のいずれかの方法でFPGAイメージを用意して、Xilinx社のUSBダウンロードケーブル(プラットフォームケーブルUSB II)を用いてボード(上のEEPROM)に書き込む必要があります。 GROWTH実験が公開している標準のFPGAイメージをダウンロードする 自分たちの実験で必要な機能を独自にVHDL / Verilog HDL等で実装する この記事では「1. GROWTH実験が公開している標準のイメージをダウンロードする」について説明します。独自にFPGAを実装したい場合は、シマフジ電機から提供される仕様書と回路図をもとに機能を開発してください。 FPGA書き込みに必要なもの 12V電源 (6W以上供給可能な2.1mmプラグのACアダプタもしくは、直流安定化電源) 例: 秋月電子で販売されているACアダプタの例…

GROWTH FPGA/高速ADCボード – 2 – 拡張コネクタ

GROWTH FPGA/高速ADCボードに関する記事の第二回です。 GRWOTH FPGA/ADCボード関連の記事一覧 GROWTH FPGA/高速ADCボードの概要 GROWTH FPGA/高速ADCボードの拡張コネクタ GROWTH FPGA/高速ADCボードのFPGA書き込み パルス計測プログラムgrowth_daqのビルドと測定実行 このボードは2×20ピンの拡張コネクタ(2.54mmのソケット)を2個備えています。CN4がドーターカード用、CN5がRaspberry Pi用のコネクタになっています。 Raspberry Piはオンボードコンピュータ(搭載計算機)として、計算機・ストレージストレージまでボードと一緒に組み込みたい場合に接続します。ドーターカードは、検出器固有のアンプ回路や高圧電源モジュールを搭載するために利用します。ドーターカード用拡張コネクタには、アンプ出力を高速ADCのアナログ入力に接続するためのピンが用意されているので、ドーターカード上で生成した信号をケーブルを介さずに高速ADCで読み込むことができます。(2.54mmのソケットを利用しているので、アナログ帯域は数十MHzが限度と思われますが、FPGA/ADCボード上のADC用のバッファアンプ周りは、シマフジ電機さんの技術力でもっと高速な信号まで処理できるようになっています。広帯域が必要な場合はLEMOコネクタから直接信号を入力してください) Raspberry PiのGPIOコネクタに出ているSPI/I2Cはそれぞれ以下のように配線されています(ドータカードのデバイス構成は和田くんのPMT用アンプ・高圧電源ボードを使った場合の例)。 バス接続先接続されているデバイス SPI FPGA/ADCボード Slow ADC (MCP3208) Slow DAC (MCP4822) I2C ドーターカード…

GROWTH FPGA/高速ADCボード – 1 – 概要など

昨年アカデミストを通じてクラウドファンディングにも挑戦した「雷雲ガンマ線実験(雷雲中の高電場での粒子加速に迫るための実験 = GROWTH実験)」の、2016-17年の冬シーズンの観測実験にむけて、ガンマ線検出器の小型化と多点観測にむけた量産を進めています。(ちなみに実験の初期の頃の信号処理システムは、大型のデスクトップマシンと「VME」や「NIM」という規格のこれまたデスクトップPCくらいのサイズのADC/アンプボードでした。これらを格納するために人が入って数日暮らせるくらいの大きさのアルミフレーム製の小屋を(榎戸さんが)作って観測場所に持って行きました。信号処理回路やPC、データ記録装置(SDカード)まで含めて10cm角サイズに収まるようになったことは感動的なエレクトロニクス技術の進歩です) 雷雲ガンマ線実験(GROWTH実験) – 京都大学の榎戸さん、原研の土屋さん、東京大学の中澤さん、和田さん、奥田さん、理研の中野さんなどと進めている楽しい基礎科学の観測実験プロジェクト。2015年度の観測結果のまとめは「冬季雷雲のガンマ線測定を狙う多地点観測システムの新規開発」(榎戸、湯浅、和田ほか 2016年5月)を参照してください。 先日、榎戸さんの研究費でシマフジ電機とともに開発したFPGA/高速ADCボードが届いたので、週末や夜の時間をつかってFPGAのコーディングを進めました。2015年度の観測装置のSpartan-6 FPGAボードで動いていたパルス計測用のVHDLコードが、今回のボードのArtix-7 FPGAとAD9231という50Mサンプル/秒のADCチップでも動作するようになりました(8月最終週)。また、9月3-4日の週末を使って、このFPGA/ADCボードに載せてあるSPIのSlow ADC/DACとLED、GPIOピンをRaspberry Piから制御することもできるようになりました。 今後何回かに分けて、このボードの試験の様子をレポートしていきます。このボードを使う実験メンバや、他の実験向けに利用してみたいという人の参考になれば幸いです。 【2016年12月28日追記】 GROWTH関連の成果物(ハードウエア/ソフトウエア)を利用する人が、使い方やコードの改良について質問・議論するためのGoogleグループ「GROWTH Users Group」を作成しました。Googleアカウントでログインすれば誰でも登録申請できるようにしているので、興味のある方は登録してみてください。 GRWOTH FPGA/ADCボード関連の記事一覧 GROWTH FPGA/高速ADCボードの概要 GROWTH FPGA/高速ADCボードの拡張コネクタ GROWTH FPGA/高速ADCボードのFPGA書き込み パルス計測プログラムgrowth_daqのビルドと測定実行 初回はボードの概要と仕様をまとめます。 GROWTH FPGA/ADCボードの概要…

BNC/QLAコネクタのメモ

パルス計測の実験装置(CSAとかバンドパスフィルタとか)のケースを製作するときに使用するコネクタのまとめ。 HUBER-SUHNER社のカタログは、いろいろなコネクタの特性(周波数帯域等)や図面を詳細にまとめてくれているのでとても参考になります。 BNC 22_BNC-50-0-5/133_NE パネルマウント (ジャック) 12_BNC-50-0-1/133_NE パネルマウント (レセプタクル) QLA (a.k.a. LEMOコネクタ) 22_QLA-01-0-1/112_NE (パネルマウント) 82_QLA-01-0-2/112_NE (PCBマウント ストレート) 85_QLA-01-0-2/112_NE (PCBマウント ライトアングル) solder tag パネルマウント+後ろからネジ止めのコネクタからGND信号線を取り出すための爪 72_Z-0-0-8/—_5H (QLA100) 72_Z-0-0-11/—_5H (BNC)

【PIC】XC8で使用するRAM領域を制限する

自分用メモ。ちゃんと動くようになったら、サンプルをまとめたいと思います。 高エネルギー実験用のFlashADC FPGAボードのかなり大規模なVHDLコードの開発をしているのですが、FT2232D経由のシリアルデバッグを簡単化するために、CQPIC (PIC16F84のVHDL実装)をソフトコアCPUとして用いてソフトウエア制御しようと思っています。 まずは練習として、MPLAB Xで簡単なmain関数をC言語で記述し、コンパイルして生成されるHEXファイルを用いてXilinx ISEで動作シミュレーションするところまでは動きました。 外部IOの数が限られているので、今後、RAMをdual portにして特定領域にVHDL IPコア側からデータを書き込んで、PICに処理させるということをしてみたいと思います。そのために、XC8 C Compiler User Guideの§4.8.49 –RAM: Adjust RAM Rangesに書かれているオプション指定を勉強する必要がありそう。

BricsCADのMac版のベータリリース

2014/05/19付けで、BricsCADのMac版のベータテストのお知らせがでていました。Macユーザで、高機能で使いやすく、しかもリーズナブルなCADを探している人はぜひお試しください(ぼくはWindows版を持っていて、2年くらい前からMac版の開発がアナウンスされていただので、心待ちにしていました)。 さっそく申し込んだので、approveされればベータ版を使うことができそうです。 BricsCAD Mac Beta BricsCADの紹介は以下の日本語版サイトが参考になります。