Design and Development of a Diagnostics Client for a Beam Loss ...

CONTENTS
INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1. BACKGROUND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1 CERN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2 The CERN Accelerator Complex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2. SCOPE OF THE ASSIGNMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1 Necessary requirements upon the software architecture . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2 Technical Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3. HARDWARE IMPLEMENTATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1 Description of the new BLM System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 Acquisition Electronics of the BLM System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.1 Beam Loss Electronic Acquisition Crate (BLEAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.2 Beam Loss Electronic Dual Polarity (BLEDP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.2.1 Acquisition methods of the BLEDP: FDFC and DADC . . . 19
4. CLIENT IMPLEMENTATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.1 Motivation for this Client Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2 FPGA Firmware and Embedded Server . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.3 Client Server Architecture Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.3.1 Commands Sent by the Client . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.3.2 BLEDP Frames Encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3.3 Data Sent by the Server . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.3.3.1 BLEDP Acquisition Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.3.3.2 BLEDP Status Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.3.4 Development Phases of the Communication Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.4 Client Development and Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.4.1 Initial Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.4.2 Online Acquisition Data Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4.2.1 Design implementation of the online interface . . . . . . . . 34
4.4.3 Communication and data processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.4.4 Offline Acquisition Data Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.4.4.1 Design implementation of the offline interface . . . . . . . . 42