A data processing firmware for an upgrade of the Outer Tracker detector at the LHCb experiment

Abstract

Diese Arbeit beschreibt die Datenverarbeitungssoftware für ein Outer Tracker Upgrade am LHCb Experiment. Das für 2018/19 vorgesehene Upgrade des LHCb Detektors wird sowohl am Detektor als auch abseits dessen neue Ausleseelektronik einführen. Die Elektronik abseits des Detektors wird aus einer mit einem FPGA bestückten Platine bestehen. Um eine korrekte Datenverarbeitung zu gewährleisten, wird es für jeden Subdetektor eine eigene Datenverarbeitungssoftware auf der Firmware des FPGA geben. Die Datenverarbeitung für den Outer Tracker empfängt die Daten, sortiert die eingehenden Datenleitungen, fasst die Trefferliste und die Driftzeiten aus drei aufeinanderfolgenden Bunch Crossings zusammen, sucht nach Gruppierungen von Treffern und formatiert die Daten zur korrekten Ausgabe. Zusätzlich wird das SantaLuz board vorgestellt, eine Erweiterungskarte für bereits vorhandene FPGA Karten, die bis zu acht optische Transceiver bereit stellen kann.

This thesis describes the data processing software for an Outer Tracker upgrade at the LHCb experiment. The 2018/19 intended upgrade for the LHCb detector will introduce new readout electronics on the front end of the detector as well as on the back end. The read out electronics on the back end of the detector will use a common board equipped with a Field Programmable Gate Array (FPGA). To ensure a correct data processing for each subdetector, the firmware used on the FPGA will contain subdetector specific data processing parts. The data processing part for the Outer Tracker includes receiving the data, sorting incoming data streams, merging hit pattern and drift times of three consecutive bunch crossings, clustering and formatting the data for an accurate output. In addition, a mezzanine card called the SantaLuz board, is presented which can be used to extend existing FPGA boards with up to eight optical transceivers.