09.May.2012 K. Huber, Strahlenzentrum Univ. Gießen
        Version 13.Mai.2020

Duty cycle:        Tastverhältnis des Scans
Round trip time:   Gesamtzeit eines Scan-Durchlaufes
  Pause time:      Anteil der Pausenzeit an der Gesamtzeit
  Gate time:       Anteil der Messzeit an der Gesamtzeit
  FUG wait time:   Anteil der Wartezeit auf das FUG an der Gesamtzeit
  IT sevice time:  Anteil der Interrupt-Service-Zeit an der Gesamtzeit
Max time error:    der Fehler im (4.) Messzeitspektrum ist abhängig von 
                   der eingestellten Zeitbasis und der Messzeit.

  0x10  DAC1: Sollwert fein, Bereich 0...256 V
  0x11  DAC2: Sollwert grob, Bereich 0...2048 V
  0x12  DAC3: FUG750-1500, Bereich 0...1500 V
  0x13  Kanalnummer; 16 Bit parallel (20 pol. Stecker)
  0x14  Timer Gatezeit
  0x15  Timer Pausenzeit
  0x16  Zeitbasis 4. Spektrum 

  Gun current at 1kV         450 [mA]
	Strom, den die e-Kanone bei 1kV zieht

  FUG max current            500 [mA]
	maximaler Strom, den das FUG liefern kann 

  FUG raw voltage R          108 [kOhm]
  FUG raw voltage C          232 [uF]
    RC-Werte nach der Gleichrichtung

  FUG regul. volt. R         990 [kOhm]
  FUG regul. volt. C         3.9 [uF]
    RC-Werte nach der Regelung

  FUG max FET voltage        200 [V]
    Spannungsbegrenzung für den Längstransistor

  FUG max step size           10 [V]
    Schrittweite, mit der das FUG gefahren wird

  FUG speed adjust up          5 [rel.]
    Geschwindigkeitsjustierung für das Hochfahren

  FUG speed adjust down        5 [rel.]
    Geschwindigkeitsjustierung für das Runterfahren

  FUG speed limit up         250 [V/s]
    Geschwindigkeitsbegrenzung für das Hochfahren

  FUG speed limit down       250 [V/s]
    Geschwindigkeitsbegrenzung für das Runterfahren

  FUG stumbling region low   150 [V]
    Untergrenze des 'Stolperbereichs'

  FUG stumbling region high  250 [V]
    Obergrenze des 'Stolperbereichs'

  FUG stumbling speed limit  100 [V/s]
    Geschwindigkeitsbegrenzung im 'Stolperbereich'

T = T0 / (1 + 2000 * (E/[eV])^1.5

 ECFaux.0 General purpose sweep control
 13.01.2003 K. Huber
 Direkte Programmierung der DAC-Ausgabe in Volt

 ECF1h.2 High Energy E-gun for EX017 experiment
 27.04.1994 G. Hofmann
 30.03.2000 K. Huber:         nach C und ueberarbeitet

Anmerkungen:
1:   In der Originalversion (ECF1h.1) wird zur Ermittelung der
     Schrittweite der Energiebereich durch die Anzahl der Kanaele 
     geteilt. Dies hat zur Folge, dass die Endenergie nicht erreicht
     wird, z.B.: max = 10, min = 0, 5 Kanaele; 
     Schrittweite: 10 / 5 = 2  ==>  5 Kanaele: 0, 2, 4, 6, 8
     Loesungen alle unbefriedigend: 
             durch Kanaele-1 teilen ergibt krumme Schrittweiten;
             Anzahl der Kanaele um 1 erhoehen ergibt Fragen;
             alles so lassen ergibt gerade bei wenig Kanaelen
             auch Ueberraschungen. Was nun?
     Loesung (11.01.01):
             EXEIS arbeitet mit K-1 Kanaelen. Um gemeinsame Auswerte-
             Programme verwenden zu koennen deshalb mit dem Start der
             VME-Systeme auch fuer EX017 K-1!


2: Funktion der Kanonen-Spannumgsversorgung
   ----------------------------------------
   Mit den DACs 1 und 2 wird ein Sollwert fuer die Kathoden-
   spannung vorgegeben. Der Sollwert ergibt sich als die Summe
   der von DAC 1 (fein) und 2 (grob) eingestellten Spannungen, d.h. 
   zu maximal 6809.5 V. Ueber die Rueckkopplung mittels Messwiderstand
   versucht das KEPCO den Sollwert einzustellen. Da das KEPCO
   aber nur einen Spannungshub von +-100V besitzt muss zunaechst
   das aufgestockte FUG Netzgeraet mit DAC 3 in die Naehe des 
   Sollwertes gestellt werden. Die FUG-Spannung wird dabei so 
   gewaehlt, dass fuer einen Scan der maximale Spannungshub des KEPCO
   zur Verfuegung steht. Die Stangenspannung betraegt -0.3 der
   Kathodenspannung. Dieses Verhaeltnis ist hardwaremaessig fest
   eingestellt. 
   Der Startpunkt fuer den Scan wird mit DAC 2 eingestellt und ist nur
   auf ein LSB von DAC2 genau. Der Scan wird mit DAC1 durchgefuehrt und
   ist relativ 8 mal genauer, absolut jedoch nicht, was fuer die Scan-
   Messung OK ist.
   

3: Check und Anpassung der Eingaben
   --------------------------------
   MINE: min. Elektronen-Energie
   MAXE: max. Elektronen-Energie
   
   Es wird geprueft, ob MINE < MAXE ist.
   Der Eingabewert fuer MINE und MAXE ist auf die Hard
   Limits der Spannungsversorgungen begrenzt. Das obere Hardlimit
   von DAC1 muss so gewaehlt werden, dass noch die fein Einstellung
   von MINE durch DAC1 moeglich ist.
   Falls fuer MAXE das Soft Limit (Ueberspannungs-Schutz) ueberschritten
   wird, gibt's eine Warnung und bei der naechsten Eingabebestaetigung
   wird der Wert uebernommen.
   MINE wird mittels DAC2 grob und DAC1 fein eingestellt, was aber nur
   innerhalb der Aufloesung von DAC1 genau ist. Deshalb wird MINE 
   rueckgerechnet und bei einer Aenderung mit einer Warnung zur
   Bestaetigung wieder ausgegeben. Dies jedoch nur, wenn die Aenderung
   nicht durch eine der begrenzenden Genauigkeiten (ENGY_ACCRCY,
   FLT_EPSILON) verloren geht.
   Aus der Differenz MAXE-MINE werden ganzzahlige Schritte >0 fuer
   den DAC1 berechnet, falls noetig durch Anpassung von MAXE und 
   der Kanalzahl. Wobei Aenderungen stets durch eine nochmaligen Eingabe
   bestaetigt werden muessen.
   Fuer die gewuenschte Kanalnummer wird unter Beruecksichtigung der 
   Aufloesung der DACs eine moegliche Startenergie und die zugehoerige
   Kanalnummer fuer den Start des anschliessenden Scans errechnet.

 ECF1l.2 High Current E-gun for EX017 experiment
 03.05.1989 G. Hofmann
 30.03.2000 K. Huber:         nach C und ueberarbeitet

Anmerkungen:
1:   In der Originalversion (ECF1l.1) wird zur Ermittelung der
     Schrittweite der Energiebereich durch die Anzahl der Kanaele 
     geteilt. Dies hat zur Folge, dass die Endenergie nicht erreicht
     wird, z.B.: max = 10, min = 0, 5 Kanaele; 
     Schrittweite: 10 / 5 = 2  ==>  5 Kanaele: 0, 2, 4, 6, 8
     Loesungen alle unbefriedigend: 
             durch Kanaele-1 teilen ergibt krumme Schrittweiten;
             Anzahl der Kanaele um 1 erhoehen ergibt Fragen;
             alles so lassen ergibt gerade bei wenig Kanaelen
             auch Ueberraschungen. Was nun?
     Loesung (11.01.01):
             EXEIS arbeitet mit K-1 Kanaelen. Um gemeinsame Auswerte-
             Programme verwenden zu koennen deshalb mit dem Start der
             VME-Systeme auch fuer EX017 K-1!


2: Funktion der Kanonen-Spannungsversorgung
   ----------------------------------------
   Mit den DACs 1 und 2 wird ein Sollwert fuer die Kathoden-
   spannung vorgegeben. Der Sollwert ergibt sich als die Summe
   der von DAC 1 (fein) und 2 (grob) eingestellten Spannungen, d.h. 
   zu maximal 1280 V. Ueber die Rueckkopplung mittels Messwiderstand
   versucht das KEPCO den Sollwert einzustellen. Da das KEPCO
   aber nur einen Spannungshub von +-100V besitzt muss zunaechst
   das aufgestockte FUG Netzgeraet mit DAC 3 in die Naehe des 
   Sollwertes gestellt werden. Die FUG-Spannung wird dabei so 
   gewaehlt, dass fuer einen Scan der maximale Spannungshub des KEPCO
   zur Verfuegung steht. Die Stangenspannung betraegt -0.3 der
   Kathodenspannung. Dieses Verhaeltnis ist hardwaremaessig fest
   eingestellt. 
   Der Startpunkt fuer den Scan wird mit DAC 2 eingestellt und ist nur
   auf ein LSB von DAC2 genau. Der Scan wird mit DAC1 durchgefuehrt und
   ist relativ 8 mal genauer, absolut jedoch nicht, was fuer die Scan-
   Messung OK ist.
   

3: Check und Anpassung der Eingaben
   --------------------------------
   MINE: min. Elektronen-Energie
   MAXE: max. Elektronen-Energie
   
   Es wird geprueft, ob MINE < MAXE ist.
   Der Eingabewert fuer MINE und MAXE ist auf die Hard
   Limits der Spannungsversorgungen begrenzt. Das obere Hardlimit
   von DAC1 muss so gewaehlt werden, dass noch die fein Einstellung
   von MINE durch DAC1 moeglich ist.
   Falls fuer MAXE das Soft Limit (Ueberspannungs-Schutz) ueberschritten
   wird, gibt's eine Warnung und bei der naechsten Eingabebestaetigung
   wird der Wert uebernommen.
   MINE wird mittels DAC2 grob und DAC1 fein eingestellt, was aber nur
   innerhalb der Aufloesung von DAC1 genau ist. Deshalb wird MINE 
   rueckgerechnet und bei einer Aenderung mit einer Warnung zur
   Bestaetigung wieder ausgegeben. Dies jedoch nur, wenn die Aenderung
   nicht durch eine der begrenzenden Genauigkeiten (ENGY_ACCRCY,
   FLT_EPSILON) verloren geht.
   Aus der Differenz MAXE-MINE werden ganzzahlige Schritte >0 fuer
   den DAC1 berechnet, falls noetig durch Anpassung von MAXE und 
   der Kanalzahl. Wobei Aenderungen stets durch eine nochmaligen Eingabe
   bestaetigt werden muessen.
   Fuer die gewuenschte Kanalnummer wird unter Beruecksichtigung der 
   Aufloesung der DACs eine moegliche Startenergie und die zugehoerige
   Kanalnummer fuer den Start des anschliessenden Scans errechnet.

For a given number of loops the 2nd Magnet is switched
between two B-fields. On each point of B-field a given
number of measuments is done.
 20.10,1988 K. Huber
 13.08.1998 D. Hathiramani
 30.03.2000 K. Huber:         nach C und ueberarbeitet

 ECFm1.0 Sweep of 1st Magnet (mass spectrum)
 20.10.1988 K. Huber
 02.06.1992 G. Hofmann
 01.07.1992 M. Stenke
 Anpassungen an Netzgeraete:
 03.08.1992 G. Hofmann:       Tekelek-Netzgeraet
 04.11.1997 D. Hathiramani:   NG-30V100A (seriell)
 17.02.1998 D. Hathiramani:   FUG-400A/25V (parallel)
 24.02.1998 D. Hathiramani:   'Gruenes' 500A/50V (parallel)
 22.05.1998 D. Hathiramani:   Heinzinger 250A/100V (seriell)
 23.11.2000 F. Scheuermann:   Heinzinger 250A/100V ((parallel)
 30.03.2000 K. Huber:         nach C und ueberarbeitet

Anmerkungen:
1:   In der Originalversion (ECFm1.0) wird das Magnetfeld zur Aufnahme 
     der Massenspektren nicht linear gefahren sondern die DAC
     Spannung. Die DAC Schritte sind aequidistand. Der Endwert fuer
     das Magnetfeld und die Kanalzahl werden angepasst. Dies fuehrt 
     zu Aufloesungsunterschieden [Gauss/channel] bis zum Faktor 2.5. 
     Diese neue Version (ECFm1.1) faehrt das Magnetfeld linear. Es werden
     jedoch durch die Umrechnung und Rundung in die Integer-DAC-Werte 
     Aufloesungsfehler von +-.5 DAC-Einheiten gemacht.
     Die Originalversion ist als Info noch erhalten (OLDVERSION).
2:   In der Originalversion (ECFm1.0) wird zur Ermittelung der
     Schrittweite der Magnetfeldbereich durch die Anzahl der Kanaele 
     geteilt. Dies hat zur Folge, dass das Endmagnetfeld nicht erreicht
     wird, z.B.: max = 10, min = 0, 5 Kanaele; 
     Schrittweite: 10 / 5 = 2  ==>  5 Kanaele: 0, 2, 4, 6, 8
     Loesungen alle unbefriedigend: 
             durch Kanaele+1 teilen ergibt krumme Schrittweiten;
             Anzahl der Kanaele um 1 erhoehen ergibt Fragen;
             alles so lassen ergibt gerade bei wenig Kanaelen
             auch Ueberraschungen. Was nun?

 ECFm2.0 Sweep of 2nd Magnet (signal spectrum)
 20.10,1988 K. Huber
 02.06.1992 G. Hofmann
 Neue Kalibrierung der Magnetsteuerung 11.11.97 D.Hathiramani
 Anpassung auf FUG-400A/25V Netzgeraet 18.02.98 D.Hathiramani
 Anpassung auf Tekelec NG30V/100A 24.11.2000 F.Scheuermann
 30.03.2000 K. Huber:         nach C und ueberarbeitet

Anmerkungen:
1:   In der Originalversion (ECFm2.0) wird das Magnetfeld zur Aufnahme 
     der Massenspektren nicht linear gefahren sondern die DAC
     Spannung. Die DAC Schritte sind aequidistand. Der Endwert fuer
     das Magnetfeld und die Kanalzahl werden angepasst. Dies fuehrt 
     zu Aufloesungsunterschieden [Gauss/channel] bis zum Faktor 2.5. 
     Diese neue Version (ECFm2.1) faehrt das Magnetfeld linear. Es werden
     jedoch durch die Umrechnung und Rundung in die Integer-DAC-Werte 
     Aufloesungsfehler von +-.5 DAC-Einheiten gemacht.
     Die Originalversion ist als Info noch erhalten (OLDVERSION).
2:   In der Originalversion (ECFm2.0) wird zur Ermittelung der
     Schrittweite der Magnetfeldbereich durch die Anzahl der Kanaele 
     geteilt. Dies hat zur Folge, dass das Endmagnetfeld nicht erreicht
     wird, z.B.: max = 10, min = 0, 5 Kanaele; 
     Schrittweite: 10 / 5 = 2  ==>  5 Kanaele: 0, 2, 4, 6, 8
     Loesungen alle unbefriedigend: 
             durch Kanaele+1 teilen ergibt krumme Schrittweiten;
             Anzahl der Kanaele um 1 erhoehen ergibt Fragen;
             alles so lassen ergibt gerade bei wenig Kanaelen
             auch Ueberraschungen. Was nun?

z. B.	Spektrum:	ssss.xxx
	Kontroll-File:	ssss.ecf

Param.
  2	Header-Länge:		2
  4	Programm-Identif.:	ECFn	(n=1,2,3,...: ECF-Klasse)
 13	Bytes/Channel:		1

  char guntyp[4];                 /* Gun type number */
  char commnt[32];                /* Comment for gun type */
  char length[16];                /* Length of data set (bytes) */
  char ecftyp[16];                /* ECF type */
  char chans[16];                 /* Number of channels spectrum */
  char mine[16];                  /* Min. energy */
  char maxe[16];                  /* Max. energy */
  char sttime[16];                /* Startup waiting time */
  char offtime[16];               /* Pause time */
  char ontime[16];                /* Run time */
  char txtptr[8];                 /* Position of text for ecfshow */
  char showtxt[512];              /* Text for ecfshow program */

  char guntyp[4];                 /* Gun type number */
  char commnt[32];                /* Comment for gun type */
  char length[16];                /* Length of data set (bytes) */
  char ecftyp[16];                /* ECF type */
  char chans1[16],chans2[16];     /* Number of channels spectrum */
  char mine1[16],mine2[16];       /* Min. energy */
  char maxe1[16],maxe2[16];       /* Max. energy */
  char sttime1[16],sttime2[16];   /* Startup waiting time */
  char offtime1[16],offtime2[16]; /* Pause time */
  char ontime1[16],ontime2[16];   /* Run time */
  char timbase[8];                /* Time base */
  char txtptr[8];                 /* Position of text for ecfshow */
  char showtxt[512];              /* Text for ecfshow program */

  char guntyp[4];                 /* Gun type number */
  char commnt[32];                /* Comment for gun type */
  char length[16];                /* Length of data set (bytes) */
  char ecftyp[16];                /* ECF type */
  char chans[16];                 /* Number of channels spectrum */
  char mine[16];                  /* Min. energy */
  char maxe[16];                  /* Max. energy */
  char sttime[16];                /* Startup waiting time */
  char offtime[16];               /* Pause time */
  char ontime[16];                /* Run time */
  char timbase[8];                /* Time base */
  char txtptr[8];                 /* Position of text for ecfshow */
  char showtxt[512];              /* Text for ecfshow program */

Byte 0: mmnnnnnn
   Modus mm:
      0  Es werden immer alle Adressen ausgegeben, in den Scan-Blocks
         müssen nur die Änderungen enthalten sein.
      1  Spezieller Modus für Tests mit dem Control Routing Test Board.
      2  Es werden nur die in den Scan-Blocks enthaltenen Daten ausgegeben.
      3  unbenutzt

Beispiel für Modus 0
   2      /* Length of address list */
   0x40   /* Address timer modul */
   0x41   /* Address interrupt modul */

Beispiel Anfangsnormierung
   2      /* Number of commands */
   0      /* Position in address list */
   0xFA   /* }(low byte) Timer=.5ms */
   0x01   /* }(high byte) */
   1      /* Position in address list */
   0xA5   /* }(low byte) Test */
   0xA5   /* }(high byte) */

   0xf1   /* End of Startup */

1. Messintervall
   1     /* Number of commands */
   0     /* Position in address list */
   0xFA	 /* }(low byte) Timer=.5ms */
   0x01  /* }(high byte) */

2. Messintervall
   1     /* Number of commands */
   0     /* Position in address list */
   0xFA  /* }(low byte) Timer=.5ms */
   0x01  /* }(high byte) */

Modus 0, 1:
   0x00   /* End of ECFile, loop to first Scan-Block or stop */
             Es wird ein neuer Scan-Durchlauf gestartet oder
             wenn im vorherigen Durchlauf die Messung gestoppt
             wurde dann wird sie an dieser Stelle beendet.
   0xff   /* Stop Scan */
             Die Messung wird beendet und die Meldung 'Experiment stopped 
             by EC-File' ausgegeben.

Modus 2:
   0xf2   /* Loop to first Scan-Block or start Cooldown */
             Es wird ein neuer Scan-Durchlauf gestartet oder
             wenn im vorherigen Durchlauf die Messung gestoppt
             wurde dann wird das nachfolgende Cooldown durchgefürt.
   0xff   /* Stop Scan */
             Die Messung wird beendet und die Meldung 'Experiment stopped 
             by EC-File' ausgegeben.

Modus 0, 1:  kein Cooldown möglich!

Modus 2:
   0x00   /* End of ECFile, stop */
             Die Messung wird beendet.
   0xff   /* Stop Scan */
             Die Messung wird beendet und die Meldung 'Experiment stopped 
             by EC-File' ausgegeben.

0x80 0xtt     /* Delay for tests [0xtt*10ms] */
0x81 0xaa     /* Read test board address 0xaa */

Plattformabhängige Definitionen:
UINT2: 2 Bytes "unsigned int"
UINT4: 4 Bytes "unsigned int"
REAL4: 4 Bytes "float"

typedef union {
    struct {
        struct {
            char idhdr[8];      /* Identification of header: "STRZ-VXW" */
            char hdlen[1];      /* Length of header: "1" */
            char expmnt[6];     /* Experiment */
            char idprg[8];      /* ID of generating Program: "ESS " */
            char stdat[9];      /* Date of start */
            char sttim[8];      /* Time of start */
            char spdat[9];      /* Date of stop */
            char sptim[8];      /* Time of stop */
            char spenam[8];     /* Name of spectrum */
            char sptype[4];     /* Type of spectrum: "MCA2" */
            char rows[6];       /* Number of rows: "     4" */
            char cols[6];       /* Channels/row: " <var>" */
            char bytes[1];      /* Bytes/channel: "4" */
            char hdfree[4];     /* First free byte in header (0,...) */
            char resrv[38];     /* Reserved */
            char ltxt[4];       /* Length of text: "80" */
            char text[80];      /* Text */
        } stddat;   /* Standard data of header */
        struct {
            UINT2 status;       /* Status of spectrum */
            UINT4 rltcnt;       /* Realtime */
            UINT4 lftcnt;       /* Lifetime */
            UINT4 datcnt;       /* Processed positions */
            UINT4 outcnt;       /* Positions out of range */
            UINT4 ct1cnt;       /* Counter 1 */
            UINT4 ct2cnt;       /* Counter 2 */
            UINT4 ct3cnt;       /* Counter 3 */
            UINT4 ct4cnt;       /* Counter 4 */
            UINT4 seqcnt;       /* Sequence errors */
            UINT4 bovcnt;       /* Buffer overruns */
            UINT4 rejcnt;       /* Rejected data */
            UINT4 errcnt;       /* Error counter */
            UINT4 fulcnt;       /* Fifo full counter */
            UINT4 hdatid;       /* Data identification */
            UINT2 staplo;       /* Status of plot */
            UINT2 slen;         /* Length of single spectrum  */
            REAL4 expar[14];    /* Extended ESS parameters */
            char ecfprg[12];    /* Version of ECF program */
            UINT2 guntyp;       /* Gun type */
            char guntxt[32];    /* Gun type comment */
            REAL4 gunpar[10];   /* Gun parameters */
            REAL4 deadtm;       /* Deadtime of event counter [10^-6s] */
            REAL4 dtmerr;       /* Error deadtime of event counter [10^-6s] */
            UINT4 runtim;       /* Realtime to run experiment [s] */
            REAL4 expar2[20];   /* Extended ESS parameters 2 */
        } spcdat;   /* Special data of header */
    } hdata;        /* Header data */
    struct {
        char h512[512];         /* Fill 512 bytes block */
    } htotal;        /* Total header */
} HEADER;

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