(Messung von Position-Computer-Ortsmatrizen)
22.Jan.1991 K. Huber, Strahlenzentrum Univ. Gießen
Version 19.Okt.2006
Diese Anleitung zum PCM-Messprogramm steht in verschiedenen Formaten zur Verfügung. Die entsprechenden Files finden Sie auf dem Servix unter /usr/exp/ex_help oder auf Ihrem Experiment-Account unter $HOME/ex_home/ex_help:
| pcm.txt | Text-Format, kann z.B. mit a2ps in
handlichem Format gedruckt werden. Es fehlen jedoch Bilder und Grafiken.
| |
| pcm.dvi | DVI-Format, kann z.B. mit dvips auf
einem Postscript-Drucker gedruckt werden oder mit xdvi auf einem X-Windows
Bildschirm dargestellt werden.
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| pcm.html | HTML-Format, kann mit jedem HTML-Browser
(z.B. netscape) gelesen werden.
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| pcm.info | INFO-Format, kann mit dem
GNU-Info-Browser (info -f pcm.info) und GNU-emacs
gelesen werden. Es fehlen jedoch Bilder und Grafiken.
| |
| pcm.pdf | PDF-Format, mit dem Acrobat-Reader zu
lesen.
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Dieses Programm dient der Aufnahme einer 'Position Computer Matrix' in Verbindung mit dem '2401 Position Computer' der Surface Science Laboratories INC. Dieser liefert je 8 Positions-Bits für X und Y, die direkt zu einer 256*256 Matrix verarbeitet werden. Die Übernahme der Daten geschieht mit dem PCM/DRM-Interface, das ein Datenwort (2*8 Bits) bis zur Übertragung an den Rechner zwischenspeichert. Werden innerhalb der Totzeit des PCM/DRM-Interfaces (im Mittel ca. 4us) vom Position Computer weitere Daten angeliefert, so werden diese verworfen, und über den BNC-Ausgang 'Pile-up out' ein Zählimpuls (TTL) abgegeben, der einem U/D-Zähler zugeführt wird. Die Übergänge des PCM/DRM-Interfaces in den Zustand 'busy' und umgekehrt sind mit ca. 10ns unscharf. Dies führt dazu, dass ein Ereignis, das in diese Übergangszeit fällt, sowohl zum Rechner als auch zum Pile-up-Zähler oder zu keinem von beiden übertragen werden kann. Beim Übergang in den Zustand 'busy' gibt es jedoch solche Ereignisse nicht, da dann auch der Position Computer busy ist. Das Zählen der Pile-ups ist deshalb etwa mit dem folgenden Fehler behaftet:
F= 10ns * N * R
N= Anzahl der verarbeiteten Ereignisse
R= Rate der eintreffenden Ereignisse
Für die maximal zu verarbeitende Rate (100kHz) ergibt sich daraus:
F/N= 10ns * 100kHz = 0.1%
Auf dem PCM/DRM-Interface wird ferner ein Auslese- und Clear-Impuls ('Read out', TTL, ca. 10Hz, ca. 100ns) erzeugt zum periodischen Auslesen und Rücksetzen des U/D-Zählers. Da der U/D-Zähler während des Reset-Signals für ankommen- de Impulse gesperrt ist, erfolgt die Totzeitverlust-Zählung in der Größen- ordnung 100ns * 10Hz = 1.E-6 zu klein. Ebenfalls mit einem U/D-Zähler und dem gleichen Read-Signal können die 'Rate'-Impulse des Position Computers gezählt werden. Zur Lifetime-Messung wird nicht die Totzeit des PCM/DRM-Interfaces herangezogen - diese ist ja schon durch die Totzeitverlust-Zählung berücksichtigt - sondern die vom Position Computer gemeldete Totzeit.
Die Hard- und Software Voraussetzungen sind:
Die maximale Datenrate ist abhängig von der verwendeten CPU:
| MVME162 | ?kHz
| |
| MVME172 | ?kHz
|
Das PCM-Programm ist gedacht zur Aufnahme von X-Y-Matrizen eines Position-Computers. Es können jedoch alle Datenquellen (16 Bits), deren Daten als Kanalnummer zu interpretieren sind, bedient werden. Das PCM-Programm erhöht beim Eintreffen eines Datenwortes den zugeordneten Kanal des Spektrums um Eins. Im Header des Spektrums ist als Matrixformat X*Y = 256*256 angegeben.
Folgende Verbindungen sind herzustellen:
PCM/DRM-Interface 2401 Position Computer
------------- ----------------------
50 pol. Stecker <---- X/Y digital outputs
Busy in <---- Busy
U/D-Zähler 'Pile-up'
--------------------
Pile-up out ----> Count
Read out ----> Read, Reset
Position Computer 2401/2502a Pin-Belegungen 50 pol. Interface-Kabel:
Signal PC 2401 PC 2401 PC 2502a
dig. out dig. out dig. out
1 Centronix 2 Centronix 1 Centronix
X/Y X Y X/Y
Ground 26-50 13-17 26-50
Ground 34-50 43-50
do not ground 23,24,25 23
Strobe 21 11 21
Rate 22 12 22
Run -- -- 25
Incycle -- -- 24
X0 1 1 1
X1 2 2 2
X2 3 3 3
X3 4 4 4
X4 5 5 5
X5 6 6 6
X6 7 7 7
X7 8 8 8
X8 (9 Option)
X9 (10 Option)
Y0 11 1 9
Y1 12 2 10
Y2 13 3 11
Y3 14 4 12
Y4 15 5 13
Y5 16 6 14
Y6 17 7 15
Y7 18 8 16
Y8 (19 Option)
Y9 (20 Option)
Routing-Interface-Karten Pin-Belegungen 50 pol. Interface-Kabel:
Signal Interface Interface Interface Kabel
DRM-Karte DRM-Karte PCI-Karte Labor017
50 pol. Conn. 50 pol. Conn. 50 pol. Conn. SUB-D50
Version 2502a
Ground 2,4,6,8,10 2,4,6,8,10 1,3,5,7,9 49,50
Ground alle ungeraden alle ungeraden alle geraden der Rest??
Strobe 14 14 13 37
Rate 12 12 11 --
Run -- 18 17 --
Incycle -- 16 15 42
X0 34 34 33 1
X1 32 32 31 3
X2 30 30 29 5
X3 28 28 27 7
X4 26 26 25 9
X5 24 24 23 11
X6 22 22 21 13
X7 20 20 19 15
Y0 50 50 49 17
Y1 48 48 47 18?!
Y2 46 46 45 19
Y3 44 44 43 21
Y4 42 42 41 23
Y5 40 40 39 25
Y6 38 38 37 27
Y7 36 36 35 29
Das Control-Routing wird vom PCM-Programm nicht angesteuert.
Die vom PCM-Programm bedienten Interfaces (PCM/DRM, Up/Down-Zaehler) koennen an beliebiger Stelle im Data-Routing untergebracht sein. Ihre Daten werden vom PCM-Programm durch die anzugebenden Daten-IDs erkannt.
Struktur der PCM-Daten-Files
Die PCM-Messdaten-Files entsprechen dem Strahlenzentrumsstandard und können
deshalb mit einer Anzahl vorhandener Programme weiterverarbeitet werden.
Sie beginnen mit einem Header von 512 Bytes Länge, der am Anfang einen
standardisierten Teil enthält und anschließend noch eine Reihe
weiterer Daten (z.B. Lifetime-, Realtime-Zähler usw.), zu denen
man über die Include-Files ~/ex_home/ex_src/.../pcm.conf und pcm.h Zugang hat.
Das Format der Matrix ist auf 256 * 256 = 65536 Kanäle festgelegt. Die Kanäle sind als INTEGER*4 (BYTES = 4) deklariert, d.h. jeder Kanal kann ca. 4*10^9 Ereignisse aufnehmen.
---
|
| Header, 512 Bytes
|
---
|
| Spektrum, (65536 Kanäle * 4) Bytes
|
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Struktur der Header Daten:
#define lIDHDR 8
#define lHDLEN 1
#define lEXPMNT 6
#define lIDPRG 8
#define lSTDAT 9
#define lSTTIM 8
#define lSPDAT 9
#define lSPTIM 8
#define lSPENAM 8
#define lSPTYPE 4
#define lROWS 6
#define lCOLS 6
#define lBYTES 1
#define lHDFREE 4
#define lRESRV 38
#define lLTXT 4
#define lTEXT 80
Plattformabhängige Definitionen:
UINT2: 2 Bytes "unsigned int"
UINT4: 4 Bytes "unsigned int"
typedef union {
struct {
struct {
char idhdr[lIDHDR]; /* Identification of header: "STRZ-VXW" */
char hdlen[lHDLEN]; /* Length of header: "1" */
char expmnt[lEXPMNT]; /* Experiment */
char idprg[lIDPRG]; /* ID of generating Program: "PCM " */
char stdat[lSTDAT]; /* Date of start */
char sttim[lSTTIM]; /* Time of start */
char spdat[lSPDAT]; /* Date of stop */
char sptim[lSPTIM]; /* Time of stop */
char spenam[lSPENAM]; /* Name of spectrum */
char sptype[lSPTYPE]; /* Type of spectrum: "MCA2" */
char rows[lROWS]; /* Number of rows: " 256" */
char cols[lCOLS]; /* Channels/row: " 256" */
char bytes[lBYTES]; /* Bytes/channel: "4" */
char hdfree[lHDFREE]; /* First free byte in header (0,...) */
char resrv[lRESRV]; /* Reserved */
char ltxt[lLTXT]; /* Length of text: "80" */
char text[lTEXT]; /* Text */
} stddat; /* Standard data of header */
struct {
UINT2 status; /* Status of spectrum */
UINT2 xlen; /* Length of X axis */
UINT2 ylen; /* Length of Y axis */
UINT4 rltcnt; /* Realtime */
UINT4 lftcnt; /* Lifetime */
UINT4 datcnt; /* Processed data */
UINT4 pilcnt; /* Pile up losses */
UINT4 rejcnt; /* Rejected data */
UINT4 fulcnt; /* Fifo full counter */
UINT4 errcnt; /* Data error counter */
UINT2 hdatid; /* Data identification */
UINT2 hpilid; /* Identification of pilup losses */
UINT4 runtim; /* Realtime to run experiment [s] */
} spcdat; /* Special data of header */
} hdata; /* Header data */
struct {
char h512[512]; /* Fill 512 bytes block */
} htotal; /* Total header */
} HEADER;
Das Programm ist weitgehend selbsterklärend. Die notwendigen Eingaben werden in Dialogform angefordert. Der Dialog ist in einer Hierarchiestruktur aufgebaut, wobei mittels Menülisten von einer Dialogebene in die andere gewechselt werden kann. Für Parametereingaben existieren im Allgemeinen Vorbelegungswerte, die editiert werden können.
--- PCM Top-Menü ---
--- PCM Start-Menü ---
--- PCM Parameter-Eingabe ---
--- PCM Funktionen bei laufendem Experiment ---
--- PCM Konfigurations-Menü ---
Verlassen des Programmes.
Führt zum PCM Start-Menü. (See PCM Start-Menü.)
Zeigt die wichtigsten Daten des Headers, der jedem Spektrum beigefügt ist:
Die Darstellung des Headers kann mit der Leertaste wiederholt und mit der Return-Taste beendet werden. Für ein nicht existierendes Spektrum (Status new) erfolgt eine gekürzte Ausgabe.
Startet als Subtask ein Auswerteprogramm zur graphischen Darstellung und Auswertung des aktuellen Spektrums. Eine gestartete Messung läuft während der Auswertung weiter. Nach Verlassen des Auswerteprogramms wird in das Messprogramm zurückgekehrt. Üblicherweise kann das Startup-Verhalten der Auswerteprogramme konfiguriert werden (^Z -> Set configuration -> Startup mode).
PCM verwendet standardmäßig das Programm PEAK als Auswerteprogramm. Unter "Set Configuration" kann ein anderes Auswerteprogramm konfiguriert werden.
Ein existierendes Spektrum wird gelöscht (im Arbeitsspeicher und auf dem Host-Rechner), die Daten sind verloren.
Das Spektrum wird mit oder ohne Header und mit oder ohne Kanalnummern in ASCII Form auf einen File geschrieben.
Falls die Eingabe der Header-Daten fehlerhaft war, besteht hier die Möglichkeit zur Korrektur. Jedoch nur für die experimentbeschreibenden und nicht für die messungsrelevanten (z.B. Spektrumslänge) Header-Daten.
Einige der VxWorks-Shell-Kommandos (cd, ls, pwd, whoami) können ausgeführt werden.
Führt zum PCM Konfigurations-Menü. (See PCM Konfigurations-Menü.)
Bringt diese Anleitung über das menüorientierte GNU-INFO-Programm auf den Bildschirm. INFO läuft dabei auf einem Server (z.Z. Servix).
Rückkehr zum Top-Menü.
Start der Messung, falls noch kein Spektrum des angegebenen Namens existiert (Status new). Das Spektrum wird auf der Platte des Host-Rechners angelegt, ist zunächst jedoch noch leer. Für ein bereits existierendes Spektrum erfolgt eine Fehlermeldung (Status old).
Für den Start einer Messung müssen die zugehörigen Parameter eingegeben
werden.
(See Experiment-Parameter-Eingabe.)
(See Funktionen bei laufendem Experiment.)
Start der Messung, falls sie mit einem bereits existierenden Spektrum (Status old) fortgesetzt werden soll. Das Spektrum wird vom Host-Rechner geladen, falls es noch nicht da ist. Für ein noch nicht existierendes Spektrum erfolgt eine Fehlermeldung (Status new).
Für den Restart der Messung kann nur ein Teil der zugehörigen Parameter
geändert werden.
(See Experiment-Parameter-Eingabe.)
(See Funktionen bei laufendem Experiment.)
Start der Messung, falls noch kein Spektrum des angegebenen Namens existiert (Status new), ohne jedoch auf dem Host-Rechner einen File anzulegen. Beim Stop der Messung wird angefragt, ob die Messdaten noch gerettet werden sollen. Auch während der Messung können die Daten mit 'Save spectrum' zum Host-Rechner gerettet werden.
Die Messdaten können während des TEST RUNs im Speicher (nicht auf der Platte) gelöscht werden mittels einer Funktion im Display-Programm (Analyse spectrum).
Für den Start der Messung müssen die zugehörigen Parameter eingegeben
werden.
(See Experiment-Parameter-Eingabe.)
(See Funktionen bei laufendem Experiment.)
Druckt wahlweise den Hardware-Status oder Status und Daten, so wie sie vom Experiment übertragen werden, direkt auf dem Bildschirm aus. Diese Funktion dient Diagnosezwecken (z.B. Ermittelung der Datenkennung).
Für den Start einer Messung müssen die zugehörigen Parameter eingegeben werden. Einige der Parameterangaben sind notwendig für die Durchführung der Messung, andere haben nur beschreibende Funktion. Für den Restart der Messung kann nur ein Teil der zugehörigen Parameter geändert werden.
Title
Data ident.
Pile up ident.
Timer
Die Messung wird gestoppt und die Daten werden zum Host-Rechner übertragen (See Archivierung der Daten.). Im Modus "Test Run" wird allerdings zuerst abgefragt, ob die Daten gerettet werden sollen, Default ist "no".
Treten bei der Datenübertragung Probleme auf, so erfolgt eine Fehlermeldung. Die Daten bleiben erhalten und der Stop kann wiederholt werden.
Alte Version:
Während der laufenden Messung kann das Spektrum zum Host-Rechner gerettet
werden. Auf einem Unix-Host wird dabei ein bereits existierendes Spektrum
gleichen Namens überschrieben. Ebenso wird ein auf diese Weise gerettetes
Spektrum am Ende bei einem "Stop experiment" wieder überschrieben (nicht
im Modus "Test Run"). Soll es erhalten bleiben, so muss es zuvor umbenannt
werden.
Neue Version:
Es existieren mehrere Möglichkeiten um während einer laufenden Messung
das Spektrum zum Host-Rechner zu retten:
Number of backups
Es wird höchstens die angegebene Anzahl Backups durchgeführt.
Time between backups [min]
Zeitlicher Abstand zwischen den Backups in Minuten und Zeit bis zum
ersten Backup. Im Falle einer Scan-Messung wird nach Ablauf dieser Zeit
ggf. noch auf das Ende eines Scan-Durchlaufs gewartet.
Save to master(0)/new(1) file
Das Backup kann sowohl auf den normalen Daten-File (Master) erfolgen,
der dann jeweils überschrieben wird, oder es wird jedes Mal ein neuer
File angelegt, dessen Name Datum und Uhrzeit enthält.
Stop data while saving(0/1) bei Messungen von Spektren
Wenn die Messung während des Backups weiterläuft könnte das
ein 'schiefes' Spektrum zur Folge haben falls die Zeit für die
Datenübertragung nicht deutlich kürzer ist als die Messzeit.
Save at end of scan(0/1) bei Scan-Messungen
Ein Backup mitten in einem Scan-Durchlauf hat eine Stufe in den
Messdaten zur Folge.
Zeigt die wichtigsten Daten des Headers, der jedem Spektrum beigefügt ist:
Die Darstellung des Headers kann mit der Leertaste wiederholt und mit der Return-Taste beendet werden. Für ein nicht existierendes Spektrum (Status new) erfolgt eine gekürzte Ausgabe.
Startet als Subtask ein Auswerteprogramm zur graphischen Darstellung und Auswertung des aktuellen Spektrums. Eine gestartete Messung läuft während der Auswertung weiter. Nach Verlassen des Auswerteprogramms wird in das Messprogramm zurückgekehrt. Üblicherweise kann das Startup-Verhalten der Auswerteprogramme konfiguriert werden (^Z -> Set configuration -> Startup mode).
PCM verwendet standardmäßig das Programm PEAK als Auswerteprogramm. Unter "Set Configuration" kann ein anderes Auswerteprogramm konfiguriert werden.
Hiermit kann das Messprogramm verlassen werden, ohne dass die Messung unterbrochen wird. Die Kontrolle über das Messprogramm gewinnt man zurück durch einen erneuten Start.
Achtung: es existiert zur Zeit keine Sicherung gegen ein weiteres Starten eines anderen Messprogrammes, das die laufende Messung stören könnte!
Unter diesem Konfigurations-Menü erfolgen alle notwendigen Anpassungen des Programmes. Beim allerersten Start des Messprogrammes wird dieser Menüpunkt stets automatisch aufgerufen. Danach sollte er nur noch bei Konfigurationsänderungen benutzt werden.
Rückkehr zum Top-Menü.
Name of experiment
Dieser Name wird im Header des Spektrums als Experimentname eingetragen.
Print verbose messages
Delay messages
Check task stack
Unter dem Menüpunkt "Analyse spectrum" wird ein Auswerteprogramm gestartet, das an dieser Stelle spezifiziert werden muss. Im folgenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass das Messprogramm MCA das Auswerteprogramm PEAK verwendet:
File: /usr/exp/ex_prog/peakv.o
Symbol: _peak
Task: tMcaBg
Argmts: ,,"peak_mca.vxw",,'S'
| S | Einzelspektrums-Darstellung.
| |
| M | Matrix-Darstellung (Hidden Lines).
| |
| C | Matrix-Darstellung (Contour Plot).
| |
| I | Peak-Integration, Wirkungsquerschnitts-Berechn. usw.
| |
| X | S oder M wird passend ausgewählt.
|
Task priority: 100
Task options: 0x00000008
Task stack: 5000
Unload: 1
Stack check: 0
Falls das Data-Routing im Experiment zum Einsatz kommt, muss die Software wissen, auf welchem Wege das Data-Routing ans VME angeschlossen ist. Es gibt hierfür mehrere Möglichkeiten:
Falls das Control-Routing im Experiment zum Einsatz kommt, muss die Software wissen, auf welchem Wege das Control-Routing ans VME angeschlossen ist. Es gibt hierfür mehrere Möglichkeiten:
Die VME-Systeme besitzen in der Regel keine eigenen Medien zum Speichern der Messdaten sondern sie benutzen die Dienste von Servern im Netzwerk.
Unter VxWorks, dem Betriebssystem der VME-Rechner, wird im Boot-File des
VME-Rechners der Server und der User-Account festgelegt, von dem das
System gebootet wird.
Nach dem Booten eines VME-Rechners ist, wie bei einem normalen Login,
die Home-Directory des Users als Work-Directory eingestellt. Mit
cd "path" ("'s nicht vergessen!) bewegt man sich in fast gewohnter
Weise durch die Directory-Hierarchie. Die Schreibweise für
Pfadangaben richtet sich nach dem Host-Rechner.
Diese Netzwerkzugriffe erfolgen über RSH oder FTP (im Boot-File festgelegt). Für RSH muss der File $HOME/.rhosts die entsprechende Freigabe enthalten.
Für den Transfer großer Datenmengen, insbesondere bei "List-Mode" Messungen, sind RSH und FTP jedoch nicht geeignet. In solchen Fällen sollte der Datentransfer über NFS erfolgen. Dazu muss auf dem Host-Rechner der /etc/exports File die notwendigen Freigaben enthalten und in den Boot-Script-File $HOME/ex_home/ex_param/startup.vxw müssen die benötigten NFS-Verbindungen eingetragen werden.
Um das Ganze übersichtlich zu halten, werden die VME-Systeme in der
Regel zur Zeit folgendermaßen betrieben:
$HOME/ex_home/ex_data: Messdaten
$HOME/ex_home/ex_help: Help-Files für die Mess- und Auswerteprogramme
$HOME/ex_home/ex_param: Parametersätze der Mess- und Auswerteprogramme
$HOME/ex_home/ex_prog: Mess- und Auswerteprogramme
$HOME/ex_home/vxw: VxWorks Betriebssysteme für die VME-Rechner
bootHost:spektr.spe $HOME/spektr.spe
bootHost:ddd/spektr.spe $HOME/ddd/spektr.spe
~/spektr.spe $HOME/spektr.spe
~/ddd/spektr.spe $HOME/ddd/spektr.spe
spektr.spe ./spektr.spe
ddd/spektr.spe ./ddd/spektr.spe
home:spektr.spe $HOME/spektr.spe
data:spektr.spe $HOME/ex_home/ex_data/spektr.spe
Weitere NFS-Laufwerke können im Boot-Script-File freigegeben bzw. neu
definiert werden.
Die existierenden NFS-Laufwerke können Sie sich mit dem SHOW-Programm
unter "Network(NFS) devices" anzeigen lassen.
home:ex_home/ex_data/test.spe -> home:./ex_home/ex_data/test.spe
$HOME/ex_home/ex_param/<Programmname>par.vxw
auf, um sie bei einem nachfolgenden Start als Default-Werte anbieten zu können.
In der obersten Zeile wird an erster Stelle der Name des Programmes dargestellt. An zweiter Stelle folgt die Statusinformation offline/online/test, die anzeigt ob die Messung gestartet ist oder nicht. Dann folgt der Name des Spektrums und am Ende der Zeile eine detaillierte Statusanzeige in hexadezimaler Form von folgender Bedeutung:
STATUS of spectrum (hexadecimal)
0001 Spectrum created on disk
0002 Spectrum saved on disk
0004 Spectrum created in memory
0008 Spectrum loaded in memory
0010 Experiment online
0020 Autonomous stop of experiment
0040 Test run
0100 Experiment failure
0200 Wrong typ of spectrum
0400 Error reading header of spectrum
0800 Error reading spectrum file
1000 Header loaded
Die zweite Zeile dient der Ausgabe von Fehlermeldungen (blinkend), sowie Informationen über die augenblicklichen Aktivitäten des Programmes.