TRD/AliTRDmcmSim.h

   1 #ifndef ALITRDMCMSIM_H
   2 #define ALITRDMCMSIM_H
   3 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   4  * See cxx source for full Copyright notice                               */
   5
   6 /* $Id$ */
   7
   8 ///////////////////////////////////////////////////////
   9 //                                                   //
  10 //  Multi Chip Module Simulation Class               //
  11 //                                                   //
  12 ///////////////////////////////////////////////////////
  13
  14 #include <iostream>
  15
  16 class TObject;
  17 class TClonesArray;
  18 class TH2F;
  19
  20 class AliRunLoader;
  21 class AliTRDfeeParam;
  22 class AliTRDtrapConfig;
  23 class AliTRDarrayADC;
  24 class AliTRDarrayDictionary;
  25 class AliTRDdigitsManager;
  26
  27 class AliTRDmcmSim : public TObject {
  28  public:
  29                     AliTRDmcmSim();
  30   virtual          ~AliTRDmcmSim();
  31
  32           void      Init(Int_t det, Int_t rob, Int_t mcm, Bool_t newEvent = kFALSE);
  33           // Initialize MCM by the position parameters
  34
  35           void      Reset();
  36           // clears filter registers and internal data
  37
  38           Bool_t    LoadMCM(AliRunLoader* const runloader, Int_t det, Int_t rob, Int_t mcm);
  39
  40           void      NoiseTest(Int_t nsamples, Int_t mean, Int_t sigma, Int_t inputGain = 1, Int_t inputTail = 2);
  41
  42           Int_t     GetDataRaw(Int_t iadc, Int_t timebin)      const { return (fADCR[iadc][timebin] >> 2); }
  43           // Get unfiltered ADC data
  44           Int_t     GetDataFiltered(Int_t iadc, Int_t timebin) const { return (fADCF[iadc][timebin] >> 2); }
  45           // Get filtered ADC data
  46
  47           void      SetData(Int_t iadc, const Int_t* const adc);           // Set ADC data with array
  48           void      SetData(Int_t iadc, Int_t it, Int_t adc); // Set ADC data
  49           void      SetData(AliTRDarrayADC * const adcArray,
  50                             AliTRDdigitsManager * const digitsManager = 0x0);         // Set ADC data from adcArray
  51           void      SetDataByPad(const AliTRDarrayADC *const adcArray,
  52                                  AliTRDdigitsManager * const digitsManager = 0x0);    // Set ADC data from adcArray
  53           void      SetDataPedestal(Int_t iadc);              // Fill ADC data with pedestal values
  54
  55   static  Bool_t    GetApplyCut() { return fgApplyCut; }
  56   static  void      SetApplyCut(Bool_t applyCut) { fgApplyCut = applyCut; }
  57
  58   static  Int_t     GetAddBaseline() { return fgAddBaseline; }
  59   static  void      SetAddBaseline(Int_t baseline) { fgAddBaseline = baseline; }
  60   // Additional baseline which is added for the processing
  61   // in the TRAP and removed when writing back the data.
  62   // This is needed to run with TRAP parameters set for a
  63   // different baseline but it will not change the baseline
  64   // of the output.
  65
  66           Int_t     GetDetector() const  { return fDetector;  };     // Returns Chamber ID (0-539)
  67           Int_t     GetRobPos() const { return fRobPos; };           // Returns ROB position (0-7)
  68           Int_t     GetMcmPos() const { return fMcmPos; };           // Returns MCM position (0-17) (16,17 are mergers)
  69           Int_t     GetRow() const    { return fRow;    };           // Returns Row number on chamber where the MCM is sitting
  70           Int_t     GetCol( Int_t iadc );                            // Get corresponding column (0-143) from for ADC channel iadc = [0:20]
  71           // for the ADC/Col mapping, see: http://wiki.kip.uni-heidelberg.de/ti/TRD/index.php/Image:ROB_MCM_numbering.pdf
  72
  73           void      WriteData(AliTRDarrayADC *digits);
  74           Bool_t    StoreTracklets();                          // Stores tracklets via runloader
  75           TString   GetTrklBranchName() const { return fTrklBranchName; }
  76           void      SetTrklBranchName(TString name) { fTrklBranchName = name; }
  77
  78           Int_t     ProduceRawStream( UInt_t *buf, Int_t bufsize, UInt_t iEv = 0 ) const; // Produce raw data stream - Real data format
  79           Int_t     ProduceTrackletStream( UInt_t *buf, Int_t bufsize ); // produce the tracklet stream for this MCM
  80
  81           // different stages of processing in the TRAP
  82           void      Filter();                                  // Apply digital filters for existing data (according to configuration)
  83           void      ZSMapping();                               // Do ZS mapping for existing data
  84           void      Tracklet();                                // Run tracklet preprocessor and perform tracklet fit
  85
  86           // apply individual filters to all channels and timebins
  87           void      FilterPedestal();                   // Apply pedestal filter
  88           void      FilterGain();                       // Apply gain filter
  89           void      FilterTail();                       // Apply tail filter
  90
  91           // filter initialization (resets internal registers)
  92           void      FilterPedestalInit(Int_t baseline = 10);
  93           void      FilterGainInit();
  94           void      FilterTailInit(Int_t baseline = -1);
  95
  96           // feed single sample to individual filter
  97           // this changes the internal registers
  98           // all filters operate on (10+2)-bit values!
  99           UShort_t  FilterPedestalNextSample(Int_t adc, Int_t timebin, UShort_t value);
 100           UShort_t  FilterGainNextSample(Int_t adc, UShort_t value);
 101           UShort_t  FilterTailNextSample(Int_t adc, UShort_t value);
 102
 103           // tracklet calculation
 104           void      AddHitToFitreg(Int_t adc, UShort_t timebin, UShort_t qtot, Short_t ypos, Int_t label[]);
 105           void      CalcFitreg();
 106           void      TrackletSelection();
 107           void      FitTracklet();
 108
 109           Int_t         GetNHits() const { return fNHits; }
 110           Bool_t        GetHit(Int_t index, Int_t &channel, Int_t &timebin, Int_t &qtot, Int_t &ypos, Float_t &y, Int_t &label) const;
 111           TClonesArray* GetTrackletArray() const { return fTrackletArray; }
 112
 113           // data display
 114           void      Print(Option_t* const option="") const;   // print stored data to stdout
 115           void      Draw(Option_t* const option ="");         // draw data (ADC data, hits and tracklets)
 116
 117   friend  std::ostream& operator<<(std::ostream &os, const AliTRDmcmSim &mcm); // data output using ostream (e.g. cout << mcm;)
 118   static  ostream&  Cfdat(ostream &os);                       // manipulator to activate cfdat output
 119   static  ostream&  Raw  (ostream &os);                       // manipulator to activate raw output
 120   static  ostream&  Text (ostream &os);                       // manipulator to activate text output
 121
 122           // PID
 123           Int_t GetPID(Int_t q0, Int_t q1);
 124           void PrintPidLutHuman();
 125
 126           // I/O
 127           void PrintFitRegXml(ostream& os) const;
 128           void PrintTrackletsXml(ostream& os) const;
 129           void PrintAdcDatHuman(ostream& os) const;
 130           void PrintAdcDatXml(ostream& os) const;
 131           void PrintAdcDatDatx(ostream& os, Bool_t broadcast=kFALSE, Int_t timeBinOffset = -1) const;
 132
 133  protected:
 134           Bool_t    CheckInitialized() const;           // Check whether the class is initialized
 135
 136           void      SetNTimebins(Int_t ntimebins);      // allocate data arrays corr. to the no. of timebins
 137
 138  static const Int_t fgkFormatIndex;                     // index for format settings in stream
 139
 140  static const Int_t fgkNADC;                            // Number of ADC
 141  static const Int_t fgkMaxTracklets = 4;                // maximum number of tracklet-words submitted per MCM (one per CPU)
 142  static const Int_t fgkAddDigits = 2;                   // additional digits used for internal representation of ADC data
 143                                                         // all internal data as after data control block (i.e. 12 bit), s. TRAP manual
 144  static const Int_t fgkNCPU = 4;                        // Number of CPUs in the TRAP
 145  static const Int_t fgkNHitsMC = 100;                   // maximum number of hits for which MC information is kept
 146
 147  static const UShort_t fgkFPshifts[4];                  // shifts for pedestal filter
 148
 149
 150           Bool_t    fInitialized;                       // memory is allocated if initialized
 151           Int_t     fDetector;                          // Chamber ID
 152           Int_t     fRobPos;                            // ROB Position on chamber
 153           Int_t     fMcmPos;                            // MCM Position on chamber
 154           Int_t     fRow;                               // Pad row number (0-11 or 0-15) of the MCM on chamber
 155           Int_t     fNTimeBin;                          // Number of timebins currently allocated
 156           Int_t   **fADCR;                              // Array with MCM ADC values (Raw, 12 bit)
 157           Int_t   **fADCF;                              // Array with MCM ADC values (Filtered, 12 bit)
 158           UInt_t   *fMCMT;                              // tracklet word for one mcm/trap-chip
 159           TClonesArray *fTrackletArray;                 // Array of AliTRDtrackletMCM which contains MC information in addition to the tracklet word
 160           Int_t    *fZSMap;                             // Zero suppression map (1 dimensional projection)
 161
 162           Int_t     fFitPtr[fgkNCPU];                   // pointer to the tracklet to be calculated by CPU i
 163
 164           TString   fTrklBranchName;                    // name of the tracklet branch to right to
 165
 166           // Parameter classes
 167           AliTRDfeeParam    *fFeeParam;                 // FEE parameters
 168           AliTRDtrapConfig  *fTrapConfig;               // TRAP config
 169
 170           AliTRDdigitsManager *fDigitsManager;          // pointer to digits manager used for MC label calculation
 171           AliTRDarrayDictionary* fDict[3];              // pointers to label dictionaries
 172
 173
 174           // internal filter registers
 175           UInt_t*   fPedAcc;                            // Accumulator for pedestal filter
 176           UInt_t*   fGainCounterA;                      // Counter for values above FGTA in the gain filter
 177           UInt_t*   fGainCounterB;                      // Counter for values above FGTB in the gain filter
 178           UShort_t* fTailAmplLong;                      // Amplitude of the long component in the tail filter
 179           UShort_t* fTailAmplShort;                     // Amplitude of the short component in the tail filter
 180
 181           // hit detection
 182           // individual hits can be stored as MC info
 183           struct Hit_t {                                // Array of detected hits (only available in MC)
 184           Hit_t() : fChannel(0), fTimebin(0), fQtot(0), fYpos(0) { fLabel[0] = 0; fLabel[1] = 0; fLabel[2] = 0; }
 185             Int_t fChannel;                             // ADC channel of the hit
 186             Int_t fTimebin;                             // timebin of the hit
 187             Int_t fQtot;                                // total charge of the hit
 188             Int_t fYpos;                                // calculated y-position
 189             Int_t fLabel[3];                            // up to 3 labels (only in MC)
 190           } fHits[fgkNHitsMC];
 191           Int_t fNHits;                                 // Number of detected hits
 192
 193           // tracklet calculation
 194           struct FitReg_t {                             // pointer to the 18 fit registers
 195             Int_t  fNhits;                              // number of hits
 196             UInt_t fQ0;                                 // charge accumulated in first window
 197             UInt_t fQ1;                                 // charge accumulated in second window
 198             UInt_t fSumX;                               // sum x
 199             Int_t  fSumY;                               // sum y
 200             UInt_t fSumX2;                              // sum x**2
 201             UInt_t fSumY2;                              // sum y**2
 202             Int_t  fSumXY;                              // sum x*y
 203           } *fFitReg;
 204
 205           // Sort functions as in TRAP
 206           void Sort2(UShort_t  idx1i, UShort_t  idx2i, UShort_t  val1i, UShort_t  val2i,
 207                      UShort_t * const idx1o, UShort_t * const idx2o, UShort_t * const val1o, UShort_t * const val2o) const;
 208           void Sort3(UShort_t  idx1i, UShort_t  idx2i, UShort_t  idx3i,
 209                      UShort_t  val1i, UShort_t  val2i, UShort_t  val3i,
 210                      UShort_t * const idx1o, UShort_t * const idx2o, UShort_t * const idx3o,
 211                      UShort_t * const val1o, UShort_t * const val2o, UShort_t * const val3o);
 212           void Sort6To4(UShort_t  idx1i, UShort_t  idx2i, UShort_t  idx3i, UShort_t  idx4i, UShort_t  idx5i, UShort_t  idx6i,
 213                         UShort_t  val1i, UShort_t  val2i, UShort_t  val3i, UShort_t  val4i, UShort_t  val5i, UShort_t  val6i,
 214                         UShort_t * const idx1o, UShort_t * const idx2o, UShort_t * const idx3o, UShort_t * const idx4o,
 215                         UShort_t * const val1o, UShort_t * const val2o, UShort_t * const val3o, UShort_t * const val4o);
 216           void Sort6To2Worst(UShort_t  idx1i, UShort_t  idx2i, UShort_t  idx3i, UShort_t  idx4i, UShort_t  idx5i, UShort_t  idx6i,
 217                              UShort_t  val1i, UShort_t  val2i, UShort_t  val3i, UShort_t  val4i, UShort_t  val5i, UShort_t  val6i,
 218                              UShort_t * const idx5o, UShort_t * const idx6o);
 219
 220           UInt_t AddUintClipping(UInt_t a, UInt_t b, UInt_t nbits) const;
 221           // Add a and b (unsigned) with clipping to the maximum value representable by nbits
 222
 223  private:
 224           AliTRDmcmSim(const AliTRDmcmSim &m);             // not implemented
 225           AliTRDmcmSim &operator=(const AliTRDmcmSim &m);  // not implemented
 226
 227   static Bool_t fgApplyCut;               // apply cut on deflection length
 228
 229   static Int_t fgAddBaseline;             // add baseline to the ADC values
 230
 231   ClassDef(AliTRDmcmSim,6)
 232 };
 233
 234 std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const AliTRDmcmSim& mcm);
 235
 236 #endif