1、CAMAC電子儀器系統(tǒng)及其應(yīng)用2004.4.261提綱什么是CAMAC電子儀器系統(tǒng)CAMAC機箱的機械特征 機箱控制器插件電源CAMAC總線的特點HEGP現(xiàn)有的CAMAC設(shè)備使用CAMAC機箱進行數(shù)據(jù)采集幾個實例建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的步驟未完成的工作2什么是CAMAC電子儀器系統(tǒng)CAMAC是Computer Automated Measurement and Control 計算機輔助測量與控制的簡稱。CAMAC電子儀器系統(tǒng)是為了實現(xiàn)計算機和電子儀器系統(tǒng)之間時間數(shù)字轉(zhuǎn)換、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換而開展起來的儀器系統(tǒng)。與普通的電子學(xué)儀器不同，CAMAC儀器系統(tǒng)有以下幾個特點：它用于實現(xiàn)信息與數(shù)字之間的轉(zhuǎn)換，而不

2、是用于脈沖信號的放大成型甄別等電子學(xué)變換。它具有簡單的指令系統(tǒng)。我們可以通過計算機對他進行一定的指令操作。雙面向性。它既能向電子儀器設(shè)備，通過CAMAC系統(tǒng)的各種插件送出和接受電脈沖信號，又面向電子計算機，借助CAMAC機箱控制器(如u型控制器)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與控制信息的交換。3CAMAC機箱的機械特征DATAWAY機箱數(shù)據(jù)通道機箱數(shù)據(jù)通道通過并行的多個86芯插座（有兩排接點，每排43個）與所有插入站相連接。一般機箱中有25個插座，每個插座稱為一個站。最左邊開始為第一站，1-24站為普通站，25號站為控制站。24-25號站為機箱控制器占有，1-23站插入其它功能模板。CCU機箱控制器24、25兩個

3、專用站，是CAMAC機箱能夠發(fā)出命令的唯一功能插件，是機箱數(shù)據(jù)通道的主設(shè)備，也是計算機和插件之間交換數(shù)據(jù)的中繼站。CAMAC機箱功能插件CAMAC機箱電源4CAMAC總線的特點CAMAC通過總線轉(zhuǎn)換模板可和各種計算機相連，數(shù)據(jù)線寬度為24位，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達500Kbi/s（在一些先進的CAMAC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，可達幾Mbit）。距離一般為25m50m，如果采用平衡差分長線傳輸驅(qū)動器，距離可達幾百米甚至上千米，采用串行公路傳輸則可更遠些，但傳輸速率最高為35Kbit/s。CAMAC是一種具有若干功能單元的模塊化系統(tǒng)，用這些功能單元可以組成各種復(fù)雜的裝置。功能單元的電路使用集成電路和類似的高

4、密度的元件。功能單元制成插件單元裝在標準機箱之中。每個插入單元直接和數(shù)據(jù)通道(Dataway)相連接。這個數(shù)據(jù)通道構(gòu)成機箱的一個組成局部，由它傳送數(shù)字信號、控制信號和電源。一臺機箱和多個插入單元組成的裝置能夠連接到一臺在線的計算機上。插入單元的對外連接可以遵守所連接的傳感器和計算機等的數(shù)字信號標準或模擬信號標準，也可以遵守本標準所給的推薦標準。多機箱裝置可以通過并行公路或串行公路來互相連接。5CAMAC總線的功能61).命令操作一條數(shù)據(jù)路操作命令必須含有N、A、F、B、S1和S2這六種信號。N站號。A子地址，用四位二進制碼A1、A2、A4和A8表示。F功能碼，用五位二進制碼F1、F2、F4、F

5、8和F16表示（F0-F31）。S1、S2選通脈沖。每個命令操作期間必須產(chǎn)生這兩個選通信號。B 數(shù)據(jù)通道忙。72）數(shù)據(jù)線操作在寫操作時，控制器在W線上產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，在讀操作時，模板把數(shù)據(jù)信號置于R線上。在S1前，W和R線上的信號必須到達穩(wěn)定。控制器或模板必須在S1時刻選通接收數(shù)據(jù)。S2時可以改變W或R線上的信號狀態(tài)，否則在整個操作期間都應(yīng)保持信號狀態(tài)不變。83）狀態(tài)信息Q響應(yīng)：讀和寫操作期間，被尋址模板必須在S1前把Q0或Q1的信號建立起來，并且至少在S2前保持不變。在標準中，對Q響應(yīng)的用法有三種硬性的規(guī)定：測試LAM請求。這時用F(8)功能碼，把Q線上的狀態(tài)送給控制器。狀態(tài)測試。這時用F(2

6、7)功能碼，把Q線上的狀態(tài)送給控制器。 塊傳送。命令被接收X信號：在命令操作期間，當(dāng)被尋址的模板識別出它能執(zhí)行的命令，該模板必須在X線產(chǎn)生一個X1的信號。X0應(yīng)該表示一次嚴重的故障。LAM請求： LAM是LOOK AT ME的縮寫，表示模板要求效勞。每個普通站的LAM線用單線與控制器相連接。94）公共控制 Z、C是非尋址操作信號，由控制器發(fā)出。I信號與數(shù)據(jù)路操作無關(guān)。(1)初始化信號Z：一般在系統(tǒng)啟動時使用。它具有最高優(yōu)先權(quán)。Z1時，所有的數(shù)據(jù)存放器必須置于已確定的初始狀態(tài)下；所有的LAM狀態(tài)存放器必須復(fù)位，若可能的話，必須禁止LAM請求。同時還必須啟動B1，S2和I1。接受Z信號的單元必須用

7、S2來選通Z信號的動作。(2)禁止信號I：它的作用是當(dāng)I1時，必須禁止該信號在模板內(nèi)與其相關(guān)的任何動作。例如計數(shù)器停止計數(shù)，存放器禁止輸出等。(3)去除信號C：它的作用是去除所有與其相聯(lián)的存放器和雙穩(wěn)態(tài)電路。10HEPG現(xiàn)有的CAMAC相關(guān)配套設(shè)備我們實驗室引進了CAMAC 3000機箱以及一系列的CAMAC電子學(xué)插件，包括ADC、TDC等等，配合已有的NIM機箱及其插件，可以根據(jù)不同需要組成靈活高效的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。最根本的CAMAC系統(tǒng)就是一臺連接到主機算機的機箱。如果把微型計算機與機箱控制器結(jié)合在一起，就可以構(gòu)成一個自治的CAMAC系統(tǒng)。對于中小型實驗室來說，只需完成特定的測量或控制，使用

8、技術(shù)成熟的CAMAC系統(tǒng)不失為一個優(yōu)選方案。11硬件局部DDS(Data Design SCSICrate)3000系列CAMAC機箱集成了機箱控制器，總線標準IEEE 583-1975，傳輸率大于2.5MB/S，共有11站可用。該機箱的特點是采用標準SCSI（Small Compute System Interface小型計算機系統(tǒng)）數(shù)據(jù)接口，通過SCSI-PCI轉(zhuǎn)接卡與計算機進行通訊。LeCroy2249W型ADC(電荷靈敏型模數(shù)轉(zhuǎn)換單元)是單站CAMAC標準插件，它具有最大12道模擬信號輸入、12bit的量程、轉(zhuǎn)換率0.25pc/count、100us的轉(zhuǎn)換時間等主要指標。LeCroy2

9、228A型8道TDC（時間數(shù)字轉(zhuǎn)換單元）NIM signalLeCroy3420型16道CFD（常分量甄別器） threshold range -20mV to -1.33V ； individual programmable ；ECL output signalAdaptec 2930 SCSI-PCI轉(zhuǎn)接卡，安裝到計算機后，在win2000下可以自動被識別。NIM機箱及其插件LeCroy428F扇入扇出單元BH1218放大器 LeCroy821甄別器 LeCroy222雙門產(chǎn)生器 FH1055A延時器 Philippe XP2262 PMT光電倍增管 直徑51mm，加1900V高壓對應(yīng)10

10、7的增益。12軟件局部LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺）是由美國NI公司（National Instrument Company）開發(fā)的基于G語言（圖形化編程語言）的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，通過它所提供的各種函數(shù)、子程序，可以實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的軟件化，設(shè)計符合用戶要求的測試控制系統(tǒng)。HEPG購置了LabVIEW6.i正版軟件，配合CAMAC機箱建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。13使用CAMAC進行數(shù)據(jù)采集的幾個實例Cs137能譜測量PMT暗電流測量及單光電子峰標定TGC信號測量（LabVIEW軟件編程）1

11、4Cs137能譜測量實物圖鉛罐放射源Cs137譜儀15使用探頭測量Cs137的能譜Source Fan In/Out延遲器甄別器ADCP C高壓電源門產(chǎn)生器30mv塑料閃爍晶體Cs137100nsCAMAC探頭2000V40nsLabVIEW實驗流程示意圖16Cs137在塑料閃爍體中的電荷幅度譜ADC CountADC ChannelCharacters:Total 50000HV 2000VGW 100nsDelay 40nsTH 30mv單光電子峰康普頓平臺全能峰（未能很好的與康普頓平臺別離）17PMT單光電子峰測量LEDPMTDark_BoxPMT_BasePMT_ShieldBox_S

12、hield18PMT單光電子峰標定延遲器甄別器ADCP C高壓電源門產(chǎn)生器250mvPhilips XP2262CAMAC P M T2000V40nsLabVIEW實驗流程示意圖NIM100ns L E DTTL1kHz Pulser19PMT的暗電流譜意義：光電倍增管處于工作狀態(tài)的時候，即使陰極完全沒有光輸入，陽極電路也能觀察到電流，這一電流稱為陽極暗電流。Characters:Total 100000HV 1800VGW 100nsDelay 40nsTH 30mvMean 17.4120使用LabVIEW控制CAMAC機箱控制函數(shù)（function of camac crate con

13、trol） 首先將CAMAC機箱自帶的動態(tài)連接庫文件CW3220MT.DLL、ddcam32.dll和wnaspi32.dll拷貝到系統(tǒng)盤winnt/system32目錄下，LabVIEW和CAMAC機箱的接口程序?qū)⒁褂?。接口?chuàng)立函數(shù)（create function of interface） 在LabVIEW中創(chuàng)立advanced functioncall library function組件，右鍵點擊進入configure設(shè)置，找到指定的ddcam32.dll后，在function name的下拉菜單中就可以選擇CAMAC機箱的控制函數(shù)了。 21函數(shù)聲明頭文件ddcam32.Hexter

14、n C int _export WINAPI fan(BYTE f, BYTE a, BYTE n, DWORD w, BYTE *status);extern C int _export WINAPI crate_clr_init(BYTE z, BYTE c);extern C int _export WINAPI crate_inhibit(BYTE inhibit);extern C int _export WINAPI camac_read_word(BYTE word_size, DWORD *data, BYTE *status);extern C int _export WIN

15、API camac_read_block(BYTE word_size, WORD words, BYTE flow_control, DWORD *data, BYTE *status);extern C DWORD _export WINAPI camac_read_to_file(BYTE word_size, DWORD words, BYTE flow_control, char *, BYTE *status);extern C int _export WINAPI camac_status(BYTE *status, DWORD *LAM);extern C int _expor

16、t WINAPI find_crate(BYTE crate_address);22主要函數(shù)列表與功能說明Find_Crate 搜索CAMAC機箱CAMAC_Status 機箱狀態(tài),按位與出LQXI信息 L LookAtMe請求 Q 讀寫命令響應(yīng)信號 X 尋址響應(yīng)信號 I 禁止信號FAN 指令操作（ Ffunction number ， Asubaddress ， Nstation number ， Datacode of channel ）CAMAC_Read_Word 從FAN中讀取Data23LabVIEW數(shù)據(jù)采集程序?qū)嵗鼸:Backup of Old_DBdocumentPbWO4測試

17、系統(tǒng)的建立LabVIEW Program109Camac機箱控制.vi24子程序簡介(a)Driver.vi使用Call Library Function控件調(diào)用ddcam32.dll動態(tài)鏈接庫文件提供的find_crate、clear_initialize和inhibit函數(shù)，完成對CAMAC機箱的初始化，并且向process.vi以及information.vi提供當(dāng)前系統(tǒng)的運行信息。 Process.viCAMAC機箱處理ADC數(shù)據(jù)的子程序，我們使用的讀寫操作函數(shù)fan和camac_read_word同樣是來自對ddcam32.dll的調(diào)用。通過process.vi讀出的數(shù)據(jù)，按照一維數(shù)組的格式存放在一個暫時生成的文件c:temp.txt里。Information.vi聚集了數(shù)據(jù)采集過程中我們需要紀錄的信息，包括driver.vi提供的系統(tǒng)信息和前面板輸入的環(huán)境變量兩局部