High-Speed Data Acquisition Systems for Particle Detectors

Europe/Berlin
Kursraum 2 (Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz)

Kursraum 2

Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
Description
The School addresses to master students, Ph.D. students, and postdoctoral researchers in physics aiming to work with data acquisition systems (DAQ). It will introduce typical concepts and designs of DAQs and associated electronics enabling the handling of high data rates, preserving relevant signal information, or making smart trigger decisions.

Morning sessions will consist of lectures, which cover the fundamentals and prepare for the afternoon laboratories. Working in small groups, the participants will get acquainted with the subjects through practical exercises: FPGA and GPU programming, circuit simulation and system design.
Poster
    • 09:00 09:50
      Introduction to Data Acquisition Systems Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
      Convener: Marc Weber (KIT)
    • 09:50 10:40
      Introduction to FPGAs Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      digital logic, history, FPGA architecture, current trends, design methodology

      Convener: Ulrich Schäfer (JGU)
    • 10:40 11:05
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
    • 11:05 11:55
      Introduction to VHDL Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      hardware description languages, VHDL, concurrent and sequential code, inferring hardware components

      Convener: Quirin Weitzel (PRISMA Detector Lab)
    • 11:55 12:45
      Xilinx Vivado Design Suite Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      design flow, Tcl scripting language, logic simulation, IP cores, verification and debugging

      Convener: Quirin Weitzel (PRISMA Detector Lab)
    • 12:45 13:45
      Lunch Break 1h
    • 13:45 15:25
      FPGA Lab 1 Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      FPGA hardware and board presentation, clock generation and distribution

      Convener: Andrea Brogna (PRISMA Detektorlabor)
    • 15:25 15:50
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
    • 15:50 17:30
      FPGA Lab 2 Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      display drivers and multiplexers

      Convener: Andrea Brogna (PRISMA Detektorlabor)
    • 09:00 10:40
      Digital Electronics, under the Hood of VHDL Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      digital systems, logic functions, elementary gates, combinatorial logic, sequential logic, synchronous logic, finite state machines, registers, shift registers

      Convener: Andrea Brogna (PRISMA Detektorlabor)
    • 10:40 11:05
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

    • 11:05 12:45
      Comparison of VHDL and Verilog Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      comparison of the hardware description languages VHDL and Verilog

      Convener: Fridtjof Feldbusch (KIT)
    • 12:45 13:45
      Lunch Break 1h
    • 13:45 15:25
      FPGA Lab 3 Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      binary counters, encoders, trigger circuits and event capture

      Convener: Andrea Brogna (PRISMA Detektorlabor)
    • 15:25 15:50
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
    • 15:50 17:30
      FPGA Lab 4 Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      state machines

      Convener: Andrea Brogna (PRISMA Detektorlabor)
    • 09:00 09:50
      Introduction to GPU Architectures Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
      Convener: Dorothea vom Bruch (JGU)
    • 09:50 10:40
      Introduction to Track Reconstruction in High Energy Physics Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
      Convener: David Rohr (Uni Frankfurt)
    • 10:40 11:05
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
    • 11:05 11:55
      GPU Computing: OpenCL, CUDA Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
      Conveners: David Rohr (Uni Frankfurt) , Dorothea vom Bruch (JGU)
    • 11:55 12:45
      GPU Application Example: Kalman Filter Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
      Convener: David Rohr (Uni Frankfurt)
    • 12:45 13:45
      Lunch Break 1h
    • 13:45 15:25
      GPU Lab 1 Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      introductory exercises

      Conveners: David Rohr (Uni Frankfurt) , Dorothea vom Bruch (JGU)
    • 15:25 15:50
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
    • 15:50 17:30
      GPU Lab 2 Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      Kalman filter implementation on GPU

      Conveners: David Rohr (Uni Frankfurt) , Dorothea vom Bruch (JGU)
    • 09:00 10:40
      High-Speed Data Communication Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      communication systems and signals, transmitters and receivers, cables and impedance matching, optical fibers, lasers, modulation

      Convener: Andrea Brogna (PRISMA Detektorlabor)
    • 10:40 11:05
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
    • 11:05 12:45
      FPGA Data Transmission and Reception Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      I/O hardware components, data sampling, data encoding for error detection and checksums, bit error rate tester

      Convener: Christian Kahra (PRISMA Detektorlabor)
    • 12:45 13:45
      Lunch Break 1h
    • 13:45 15:25
      FPGA Lab 5 Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      board-to-board communication, bit error rate tester

      Conveners: Christian Kahra (PRISMA Detektorlabor) , Quirin Weitzel (PRISMA Detector Lab)
    • 15:25 15:50
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
    • 15:50 17:30
      FPGA Lab 6 Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      behavioral simulation with Vivado

      Convener: Quirin Weitzel (PRISMA Detector Lab)
    • 18:45 22:30
      Social Event (Dinner) 3h 45m
    • 09:00 10:40
      Setting up a New Project including FPGAs Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz

      new Vivado project, constraints file, I/O planning, I/O banks and assignments, floorplan, timing constraints, implementation strategies, PCB design recommendations, wall clock example

      Conveners: Andrea Brogna (PRISMA Detektorlabor) , Christian Kahra (PRISMA Detektorlabor)
    • 10:40 11:05
      Coffee Break 25m Foyer

      Foyer

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
    • 11:05 12:45
      Demonstration of an Optical Data Transmission System Kursraum 2

      Kursraum 2

      Zentrum für Datenverarbeitung, JGU Mainz

      Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 12<br>55128 Mainz
      Convener: Christian Kahra (PRISMA Detektorlabor)