TY  - THES
U1  - Master Thesis
A1  - Fischer, Theodor
T1  - Design and Test of a radiation tolerant FPGA system for the use in a particle accelerator experiment at CERN
N2  - This project was done in collaboration with CERN and is part of the detector control system of the ATLAS experiment. The primary goal foresaw the development and testing of the FPGA card for the MOPS-HUB crate with the focus on radiation tolerance. This was accomplished with the approach of designing two different PCBs. The first PCB was created as a fast prototype with the use of a commercial SOM-board. This was also beneficial for confirming that the chosen FPGA is suitable for the MOPS-HUB application. After the successful assembly and test, a second, more complex and foremost radiation tolerant PCB was designed. This was achieved by solely using components of the CERN radiation database.
The second part of this thesis focuses on increasing the distance of TMR registers with a Python script. A method was created for extracting and later parsing a design’s placement
information from Vivado. Furthermore, were system designed and implemented to recognize TMR cells, to find and validate free cells and to finally create a new placement for import into Vivado. These algorithms were tested with a multitude of configurations and the quality, based on the maximum possible frequency of a design, determined.
N2  - Dieses Projekt wurde in Zusammenarbeit mit CERN durchgeführt und ist Teil vom Detector Control System des ATLAS Experiments. Das Hauptziel war es die FPGA Karte für
das MOPS-HUB System zu erstellen und dabei die besondere Vorraussetzung der Strahlenresistenz zu erfüllen. Dies wurde mit dem Ansatz erreicht, zwei verschiedene Leiterplatten zu entwerfen. Die erste Leiterplatte wurde als schneller Prototyp unter Verwendung eines kommerziellen SOM-Boards erstellt. Dies war auch von Vorteil, um zu bestätigen, dass der gewählte FPGA überhaupt für die MOPS-HUB Anwendung geeignet ist. Nach erfolgreicher Bestückung und Prüfung dieser Platine wurde eine zweite, komplexere und vor allem strahlungstolerante Leiterplatte entworfen. Dies wurde erreicht, indem ausschließlich Komponenten der CERN-Strahlungsdatenbank verwendet wurden. 
Der zweite Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf die Vergrößerung des Abstands von triplizieren Registern mit einem Python-Skript. Dies wurde durch die Entwicklung einer
Methode zum Extrahieren der Platzierungsinformationen eines Designs aus Vivado erreicht. Darüber hinaus wurden Methoden entwickelt und implementiert, um triplizierte Zellen zu erkennen, freie Zellen zu finden und zu validieren und schließlich eine neue Platzierung für den Import in Vivado zu erstellen. Diese Algorithmen wurden getestet und die Qualität, bezüglich der maximal möglichen Frequenz eines Designs, analysiert.
KW  - CERN
KW  - FPGA
KW  - TMR
KW  - Logic Cell Placement
KW  - PCB Design
KW  - CERN
KW  - Field programmable gate array
Y2  - 2022
UN  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:832-epub4-20275
U6  - https://doi.org/10.57683/EPUB-2027
DO  - https://doi.org/10.57683/EPUB-2027
ER  -