CAMAC电子仪器系统

CAMAC电子仪器系统及其应用闫真2004.4.26提纲什么是CAMAC电子仪器系统CAMAC机箱的机械特征–机箱控制器–插件–电源CAMAC总线的特点HEGP现有的CAMAC设备使用CAMAC机箱进行数据采集几个实例–建立数据采集系统的步骤–未完成的工作什么是CAMAC电子仪器系统CAMAC是ComputerAutomatedMeasurementandControl计算机辅助测量与控制的简称。CAMAC电子仪器系统是为了实现计算机和电子仪器系统之间时间数字转换、模拟数字转换而发展起来的仪器系统。与普通的电子学仪器不同，CAMAC仪器系统有以下几个特点：–它用于实现信息与数字之间的转换，而不是用于脉冲信号的放大成型甄别等电子学变换。–它具有简单的指令系统。我们可以通过计算机对他进行一定的指令操作。–双面向性。它既能向电子仪器设备，通过CAMAC系统的各种插件送出和接受电脉冲信号，又面向电子计算机，借助CAMAC机箱控制器(如u型控制器)，实现数据与控制信息的交换。CAMAC机箱的机械特征DATAWAY机箱数据通道–机箱数据通道通过并行的多个86芯插座（有两排接点，每排43个）与所有插入站相连接。一般机箱中有25个插座，每个插座称为一个站。最左边开始为第一站，1-24站为普通站，25号站为控制站。24-25号站为机箱控制器占有，1-23站插入其它功能模板。CCU机箱控制器–24、25两个专用站，是CAMAC机箱能够发出命令的唯一功能插件，是机箱数据通道的主设备，也是计算机和插件之间交换数据的中继站。CAMAC机箱功能插件CAMAC机箱电源CAMAC总线的特点①CAMAC通过总线转换模板可和各种计算机相连，数据线宽度为24位，数据传输速率最高可达500Kbi/s（在一些先进的CAMAC数据采集系统中，可达几Mbit）。距离一般为25m~50m，如果采用平衡差分长线传输驱动器，距离可达几百米甚至上千米，采用串行公路传输则可更远些，但传输速率最高为35Kbit/s。②CAMAC是一种具有若干功能单元的模块化系统，用这些功能单元可以组成各种复杂的装置。③功能单元的电路使用集成电路和类似的高密度的元件。④功能单元制成插件单元装在标准机箱之中。⑤每个插入单元直接和数据通道(Dataway)相连接。这个数据通道构成机箱的一个组成部分，由它传送数字信号、控制信号和电源。⑥一台机箱和多个插入单元组成的装置能够连接到一台在线的计算机上。⑦插入单元的对外连接可以遵守所连接的传感器和计算机等的数字信号标准或模拟信号标准，也可以遵守本规范所给的推荐标准。⑧多机箱装置可以通过并行公路或串行公路来互相连接。名称符号接点数在插件中的用途命令站号N1选择插件（从控制器连来的单线）子地址A1,2,4,84选择插件的一部分功能码F1,2,4,8,165确定插件内将完成的功能定时选通1S11控制第一阶段的操作（机箱数据通道信号可变化）选通2S21控制第二阶段的操作（机箱数据通道信号可变化）数据写W1-W2424输出信息到插件读R1-R2424从插件取信息状态L－请求L1忙B1响应Q1接收到命令X1公共控制初始化Z1禁止I1清除C1非标准连接自由总线连线P1,P22备用接点P3-P53推荐的电源线+24Vdc+241+6Vdc+61-6Vdc-61-24Vdc-2410V02附加电源现+12Vdc+121-12Vdc-121清洁地E1保留Y1,Y22CAMAC总线的功能1).命令操作一条数据路操作命令必须含有N、A、F、B、S1和S2这六种信号。N－站号。A－子地址，用四位二进制码A1、A2、A4和A8表示。F－功能码，用五位二进制码F1、F2、F4、F8和F16表示（F0-F31）。S1、S2－选通脉冲。每个命令操作期间必须产生这两个选通信号。B－数据通道忙。2）数据线操作在写操作时，控制器在W线上产生数据信号，在读操作时，模板把数据信号置于R线上。在S1前，W和R线上的信号必须达到稳定。控制器或模板必须在S1时刻选通接收数据。S2时可以改变W或R线上的信号状态，否则在整个操作期间都应保持信号状态不变。3）状态信息Q响应：读和写操作期间，被寻址模板必须在S1前把Q＝0或Q＝1的信号建立起来，并且至少在S2前保持不变。在规范中，对Q响应的用法有三种硬性的规定：–测试LAM请求。这时用F(8)功能码，把Q线上的状态送给控制器。–状态测试。这时用F(27)功能码，把Q线上的状态送给控制器。–块传送。命令被接收X信号：在命令操作期间，当被寻址的模板识别出它能执行的命令，该模板必须在X线产生一个X＝1的信号。–X＝0应该表示一次严重的故障。LAM请求：LAM是LOOKATME的缩写，表示模板要求服务。每个普通站的LAM线用单线与控制器相连接。4）公共控制Z、C是非寻址操作信号，由控制器发出。I信号与数据路操作无关。(1)初始化信号Z：一般在系统启动时使用。它具有最高优先权。Z＝1时，所有的数据寄存器必须置于已确定的初始状态下；所有的LAM状态寄存器必须复位，若可能的话，必须禁止LAM请求。同时还必须启动B1，S2和I＝1。接受Z信号的单元必须用S2来选通Z信号的动作。(2)禁止信号I：它的作用是当I＝1时，必须禁止该信号在模板内与其相关的任何动作。例如计数器停止计数，寄存器禁止输出等。(3)清除信号C：它的作用是清除所有与其相联的寄存器和双稳态电路。HEPG现有的CAMAC相关配套设备我们实验室引进了CAMAC3000机箱以及一系列的CAMAC电子学插件，包括ADC、TDC等等，配合已有的NIM机箱及其插件，可以根据不同需要组成灵活高效的数据获取系统。最基本的CAMAC系统就是一台连接到主机算机的机箱。如果把微型计算机与机箱控制器结合在一起，就可以构成一个自治的CAMAC系统。对于中小型实验室来说，只需完成特定的测量或控制，使用技术成熟的CAMAC系统不失为一个优选方案。硬件部分DDS(DataDesignSCSICrate)3000系列CAMAC机箱集成了机箱控制器，总线标准IEEE583-1975，传输率大于2.5MB/S，共有11站可用。该机箱的特点是采用标准SCSI（SmallComputeSystemInterface小型计算机系统）数据接口，通过SCSI-PCI转接卡与计算机进行通讯。LeCroy2249W型ADC(电荷灵敏型模数转换单元)是单站CAMAC标准插件，它具有最大12道模拟信号输入、12bit的量程、转换率0.25pc/count、100us的转换时间等主要指标。LeCroy2228A型8道TDC（时间数字转换单元）NIMsignalLeCroy3420型16道CFD（常分量甄别器）thresholdrange-20mVto-1.33V；individualprogrammable；ECLoutputsignalAdaptec2930SCSI-PCI转接卡，安装到计算机后，在win2000下可以自动被识别。NIM机箱及其插件–LeCroy428F扇入扇出单元–BH1218放大器–LeCroy821甄别器–LeCroy222双门产生器–FH1055A延时器PhilippeXP2262PMT光电倍增管直径51mm，加1900V高压对应107的增益。软件部分LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器工程平台）是由美国NI公司（NationalInstrumentCompany）开发的基于G语言（图形化编程语言）的虚拟仪器软件开发工具，通过它所提供的各种函数、子程序，可以实现硬件系统的软件化，设计符合用户要求的测试控制系统。HEPG购买了LabVIEW6.i正版软件，配合CAMAC机箱建立数据采集系统。使用CAMAC进行数据采集的几个实例Cs137能谱测量PMT暗电流测量及单光电子峰标定TGC信号测量（LabVIEW软件编程）Cs137能谱测量实物图铅罐放射源Cs137γ谱仪使用γ探头测量Cs137的能谱SourceFanIn/Out延迟器甄别器ADCPC高压电源门产生器30mv塑料闪烁晶体Cs137100nsCAMACγ探头2000V40nsLabVIEW实验流程示意图Cs137在塑料闪烁体中的电荷幅度谱ADCCountADCChannelCharacters:Total50000HV2000VGW100nsDelay40nsTH30mv单光电子峰康普顿平台全能峰（未能很好的与康普顿平台分离）PMT单光电子峰测量LEDPMTDark_BoxPMT_BasePMT_ShieldBox_ShieldPMT单光电子峰标定延迟器甄别器ADCPC高压电源门产生器250mvPhilipsXP2262CAMACPMT2000V40nsLabVIEW实验流程示意图NIM100nsLEDTTL1kHzPulserPMT的暗电流谱意义：光电倍增管处于工作状态的时候，即使阴极完全没有光输入，阳极电路也能观察到电流，这一电流称为阳极暗电流。Characters:Total100000HV1800VGW100nsDelay40nsTH30mvMean17.41使用LabVIEW控制CAMAC机箱控制函数（functionofcamaccratecontrol）首先将CAMAC机箱自带的动态连接库文件CW3220MT.DLL、ddcam32.dll和wnaspi32.dll拷贝到系统盘winnt/system32目录下，LabVIEW和CAMAC机箱的接口程序将要使用。接口创建函数（createfunctionofinterface）在LabVIEW中创建advancedfunction－calllibraryfunction组件，右键点击进入configure设置，找到指定的ddcam32.dll后，在functionname的下拉菜单中就可以选择CAMAC机箱的控制函数了。函数声明头文件ddcam32.HexternCint_exportWINAPIfan(BYTEf,BYTEa,BYTEn,DWORDw,BYTE*status);externCint_exportWINAPIcrate_clr_init(BYTEz,BYTEc);externCint_exportWINAPIcrate_inhibit(BYTEinhibit);externCint_exportWINAPIcamac_read_word(BYTEword_size,DWORD*data,BYTE*status);externCint_exportWINAPIcamac_read_block(BYTEword_size,WORDwords,BYTEflow_control,DWORD*data,BYTE*status);externCDWORD_exportWINAPIcamac_read_to_file(BYTEword_size,DWORDwords,BYTEflow_control,char*filename,BYTE*status);externCint_exportWINAPIcamac_status(BYTE*status,DWORD*LAM);externCint_exportWINAPIfind_crate(BYTEcrate_address);主要函数列表与功能说明Find_Crate搜索CAMAC机箱CAMAC_Status机箱状态,按位与出LQXI信息LLookAtMe请求Q读写命令响应信号X寻址响应信号I禁止信号FAN指令操作（F－functionnumber，A－subaddress，N－stationnumber，Data－codeofchannel）CAMAC_Read_Word从FAN中读取DataLabVIEW数据采集程序实例E:\BackupofOld_DB\document\Pb