EPICS synApps SSCAN模块

1、在这个模块中有什么？

1）代码

• sscan记录
• busy记录
• recDynLink库
• saveData数据存储客户端
• scanparm记录

2）EPICS数据库

• scan数据库
• scanParms和alignParms数据库

3）MEDM显示窗口

• scan*.adl
• scan*_help.adl

2、简单扫描

1） 一维扫描

a) 进行NPTS次

• 设置条件：例如，移动电机；等待结束
• 触发探测器：例如：启动计数器；等待结束
• 采集数据：读取探测器信号；存储在数组中

b) 写数据到磁盘

2) 多维扫描

a)  外层扫描的探测器触发执行内层扫描。

b)  saveData监视一个sscan记录集合，在扫描启动时决定扫描维度，并且根据要求记录数据。

c)  对扫描维度数目没有限制。

 3、扫描特性

1） 0-4定位器，0-4探测器触发器，0-70个探测器信号

• 定位器和回读值是类型double
• 探测器值是类型float

2）从标量器和/或数组PV采集

• 数组PV的采集。NPTS个元素。

3）采集点数只受限于IOC内存

• 标准的最大数是每个扫描维度2000(xi,yi)点。
• 可以增加到~EPICS_CA_MAX_ARRAY_BYTES/8

4) 探测器/客户端等待，数据存储等待

• 可以等待多个采集采集客户端
• 仅一个数据存储客户端

5）暂停/继续，取消

• 来自被取消扫描的数据被写到磁盘

6）双缓存：在扫描结束后，写1D采集数据

• 在下个1D扫描时，可以写。

7） saveData写XDR-格式(".mda")文件到磁盘。

• 在任何类型计算机上可以读取这些文件。

8） 一个定位器可以有私有扫描参数(scanparm记录)。

• 用一个鼠标电机装载预设的扫描参数。
• 对对齐有用。

9） 扫描结束后的操作包括：移动到峰位，谷位，+/-边界。

• 可以例如通过一系列扫描跟踪一个峰位。

10）scanparm记录 + 扫描之后操作 = 自动化的1-D对齐

4、扫描实现

1）sscan记录是一个通道访问客户端

• 受到扫描的PV‘s可以被托管于任何IOC
• 使用recDynLink库来管理与PV的连接。
• 使用ca_put_callback()来设置条件，触发探测器以及等待结束。
• 在采集数据前使用ca_get_callback()。

2）saveData是一个通道访问客户端

• 原则上，saveData可以监视托管于一个不同IOC的sscan记录。
• 实际中，如果你能够避免它，不要做这件事。

3）扫描采集/存储可以运行在vxWorks，Linux或Solaris上。

• 在synApps 5.1中新特性(EPICS 3.14)

4) sscan记录可以被任何通道访问客户端驱动。

• 通过MEDM的手动操作是一个选项。
• 可以用户编写的扫描控制软件。

5）扫描前/扫描后的链接

a) 在扫描启动和/或在扫描结束后，可以写一个常数值到任何数值或菜单PV。

b) 可以等待或者不等通过这个写操作启动的运行的结束。

c) 如果这个sscan记录是多维扫描的组成部分，在每次迭代时链接发挥作用。

d) 外层sscan记录可以写到这些链接，以及到它们写的值。

e) 这些链接可以写到它们自己sscan记录的START等字段，但可能没有使得其PV名(链接字段)变化。

5、MEDM用户操作界面

6、定位器选项 

1）扫描模式(.PnSM - 每个定位器)

• 确定定位器如何移动以及移动到哪里

2）绝对/相对(.PnAR - 每个定位器)

• 决定如何写定位器位置

3）定位器延迟(.PDLY - 影响所有定位器)

• 在定位器稳定过程中，在结束它们的移动后的延时

4）在扫描后的移动(.PASM - 影响所有定位器)

• 确定在扫描结束时，对定位器做什么(如果有)。

5） SCAN模式(.PnSM - 每个定位器)

a) LINERA：算术地计算等间隔位置

你通过设置以下任意三个指定定位器位置

sscan记录记录调整未设置参数。

b) TABLE：定位器位置被包含在.PnPA数组中。

• 这个数组必须包含至少.NPTS个值
• 在启动扫描前，你必须安排这个数组要包含所需的位置
• .PnPA数组一定不能被sscan记录重写

c) FLY：在定位器移动过程中，将采集数据。

通过设置START，END，定位器速度以及探测器采集时间，你指定在哪个位置采集数据。

执行以下算法：

• 定位器移动到START；报告结束
• 探测器被触发；报告结束
• 采集第一个数据点
• 定位器移动到END
• 对以下进行NPTS-1次迭代：i) 探测器触发；报告结束；ii) 采集数据点

数据点的计时受控于探测器的采集时间

飞行定位器不报告结束(定位器在移动结束后可能仍然在运行。)

注意：从一个飞行模式定位器的回读计时是不准确的

 d) 混合扫描模式是可以的：

e) 不要被已有定位器模式限制

• 一个定位器是你可以写入的任何东西
• 可以使用calcout或transform，算术地指定位置，例如：采样轮
• 可以通过插值表写入定位器：使用一个备用定位器回读来获取实际定位器到数据文件

 f) 绝对/相对(.PnAR - 每个定位器)

• 如果.PnAR == "ABSOLUTE"(0)，定位完全按指定来移动。
• 如果.PnAR == "RELATIVE(1)"，位置在被发送到定位器前，它被加到前次扫描位置。

g) 稳定时间(Settling) （.PDLY：影响所有定位器）

i) 如果指定了任何定位器PV，接着在所有定位器报告结束后，在进入sscan下个阶段前，sscan记录等待.PDLY秒。

• 对在结束移动后，"响铃"的定位器有用。
• 作为不能报告结束的定位器的解决办法

ii) 如果没有定位器，则忽略稳定时间。

iii) 调整稳定时间为系统时钟周期的最小整数倍。

h) 扫描后移动(.PASM - 影响所有定位器)

• START：定位器只是被留在它们结束的位置。
• START POS：定位器被移动到START位置。
• PRIOR POS：定位器被移动到它们扫描前的位置。
• PEAK POS：检测来自参考探测器的数据(由.REFD字段指定的编号，范围在[1..70]中)。如果找到峰位，定位器被移动到采集此峰位的位置。
• VALLEY POS：类似，但是谷位替代峰位。
• +EDGE POS：参考数据的导数峰位。
• -EDGE POS：参考数据的导数谷位。
• CNTR OF MASS：参考探测器数据的质心。如果多于一个定位器是活动的，在计算中将使用来自最小编号的活动定位器的数据。结果将应用于所有活动定位器。

7、探测器触发器

1）9-4个探测器触发器(.TnPV)，用于启动数据采集。

2）类似于定位器，但发送的值(.TnCD)是常数。

3）在所有定位器结束后，以及在所有定位器稳定时间用完后，触发器执行。

4）在所有探测器触发器报告结束后，探测器稳定时间开始。

5）如果没有触发器，则忽略稳定时间。

6）在扫描过程中要被采集的PV’s

7）0-70个探测器(.D01PV - .D70PV)

8) 探测器选项

a) 采集类型(.ACQT)

i) SCALAR：

• 在每个定位器位置，被采集的标量PV's
• 在扫描结束，被采集的数组PV's(.NPTS个元素)

ii) 1D ARRAY：

• 仅在所有探测器是数组值，才使用这种模式。
• 定位器仅被移动到它们的START位置。
• 在未来，可能支持数组值的定位器。

9） 采集模式(.ACQM)

a) NORMAL：按采集存储值。

b) ACCUMULATE：从下次扫描开始，加探测器值

c) ADD TO PREV：相同，但从前次扫描开始。

8、客户端等待

1） 在所有探测器触发器报告结束后，并且在采集数据前，sscan记录检查客户端等待。

2）客户端可以通过写1到.WAIT保持在此点的扫描(这增加了wait-count字段.WCNT)。

3）若干客户端可以使用这个字段。

4）当所有客户端完成写'0'到.WAIT，扫描采集数据。

5）如果客户端太慢，而不能写到.WAIT，扫描可以为它们设置.WCNT为这个值.AWCT。

6）在.AWCT个客户端完成写'0'到.WAIT前，扫描将暂停。

7）'客户端'包含用户，通过MEDM。

 9、数组触发器/等待

1) 在所有数据点已经被采集后，扫描可以触发为采集准备数组PVs的软件(例如：从硬件读取)

2) 当数组触发器声明结束时，采集数组PVs。

 10、扫描控制

1） SCAN

• 写'1'：启动这个sscan记录。
• 写'0'：停止这个sscan记录。(但对提供的数据库，总是使用'ABORT'按钮停止。)

2）GO/PAUSE

• 暂停是立即的，在延时后，GO发生。

3) ABORT

a) 写'1'到'xxx:allstop.VAL'，这应该停止电机。

b) 发送'stop'消息给在提供的数据库中所有sscan记录。

• 第一个‘Abort’在待完成回调出现，以及数据存储客户端释放了先前的扫描数据数组后，尝试终止扫描。
• 第二个'Abort'尝试仅等待数据存储客户端。
• 第三个连续的'Abort'尝试杀死扫描，不关注后果。

11、一次点击扫描

scanparm记录执行编程好的线性扫描

1）为一个定位器保持扫描参数

2）写参数到一个特定的sscan记录。

3）可选地执行这个sscan记录

4）对位置对齐有用。

 12、数据存储

1） saveData监视sscan记录并且写它们地数据到被编号地文件。

2）握手允许流水式操作。

3）saveData地启动时init可以指定用每次扫描数据要写地PV‘s列表。

4）saveData写'MDA'文件。

• 多维存档
• 二进制，跨平台(XRD)格式
• 为运行时访问优化了格式
• 格式允许文件在每个写集合后被关闭。

5） 自动文件编号

• 例如：'xxx_0123.mda'， 'xxx_0124.mda'
• 处理重叠：'xxx_0123.mda_01'

 6） 数据文件地位置

a) 'File System' + 'subdirectory'

b) vxWorks：

• 文件系统是NFS挂载点
• 要求：'//<hostname>'

c) Linux， Solaris

• saveData不挂载这个文件系统(系统管理员做这件事)
• 如果出现，'//<hostname>'被忽略

7） 在一个扫描进行中时(见'LOCK' PV)，不能写到’File system‘或者'subdirectory'。

8）不要删除或者重命名saveData正在写入地目录。

9）只在注释PV’s在saveData.req中被命名时，才保存注释PV's。

13、saveData.req init文件

14、MDA文件格式

 也见：在sscan模块文档目录中'saveData_fileFormant.txt'。

14、其它数据采集相关的软件

1） 用于与synApps一起使用的数据可视化工具

• 运行时查看扫描数据
• 用于数据文件操作的离线工具
• 支持1-3维数据
• 分布式独立于ioc软件
• 见课程"数据可视化"

2）CCD数据采集工具

a) CCD模块

b) 基于CCD支持的可移植的CA服务器，以及相关软件

• 这两个方法允许一个EPICS CA客户端驱动数据采集
• 这两个方法支持ca_put_callback()，根据sscan记录需要。

3） 读取.mda文件的Python软件，绘制1D扫描(过时)

15、结束报告

1） 用于被单个IOC包含数据库的方法

• 在执行链中仅使用PP链接和转发链接

2） 数据库操作跨多个IOC：

用put_callback链接使用记录跨iocs

• 带异步设备支持的calcout
• sscan，swait(即：一个synApps "userCalc")
• sseq或sCalcout(.WAIT*="Wait")

3) 在一个CA客户端执行这个操作的组成部分的情况中：

• 数据库通过PP或put_callback链接设置一个busy记录
• 当操作结束时，CA客户端清除这个busy记录

4） 在这个操作的组成部分是由一个CP链接驱动的情况中：

• 与以上没有不同；一个CP链接时一个CA客户端

5）在执行链中仅使用PP链接和转发链接

6）与前相同，但对一个异步记录

7）提前"Done"报告，因为CA-链接执行不被跟踪

8）用PUT_CALLBACK链接修复了提前的DONE问题

 9）因为CA客户端运行不被跟踪，提前的"DONE"：

 10）用"BUSY"记录修复了提前的"DONE"问题