TRD/TRDbase/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 class TTreeSRedirector;
  27
  28 class AliTRDmcmSim : public TObject {
  29  public:
  30                     AliTRDmcmSim();
  31   virtual          ~AliTRDmcmSim();
  32
  33           void      Init(Int_t det, Int_t rob, Int_t mcm, Bool_t newEvent = kFALSE);
  34           // Initialize MCM by the position parameters
  35
  36           void      Reset();
  37           // clears filter registers and internal data
  38
  39           void      SetDebugStream(TTreeSRedirector *stream) { fDebugStream = stream; }
  40   TTreeSRedirector* GetDebugStream() const { return fDebugStream; }
  41
  42           Bool_t    LoadMCM(AliRunLoader* const runloader, Int_t det, Int_t rob, Int_t mcm);
  43
  44           void      NoiseTest(Int_t nsamples, Int_t mean, Int_t sigma, Int_t inputGain = 1, Int_t inputTail = 2);
  45
  46           Int_t     GetDataRaw(Int_t iadc, Int_t timebin)      const { return (fADCR[iadc][timebin] >> 2); }
  47           // Get unfiltered ADC data
  48           Int_t     GetDataFiltered(Int_t iadc, Int_t timebin) const { return (fADCF[iadc][timebin] >> 2); }
  49           // Get filtered ADC data
  50
  51           void      SetData(Int_t iadc, const Int_t* const adc);           // Set ADC data with array
  52           void      SetData(Int_t iadc, Int_t it, Int_t adc); // Set ADC data
  53           void      SetData(AliTRDarrayADC * const adcArray,
  54                             AliTRDdigitsManager * const digitsManager = 0x0);         // Set ADC data from adcArray
  55           void      SetDataByPad(const AliTRDarrayADC *const adcArray,
  56                                  AliTRDdigitsManager * const digitsManager = 0x0);    // Set ADC data from adcArray
  57           void      SetDataPedestal(Int_t iadc);              // Fill ADC data with pedestal values
  58
  59   static  Bool_t    GetApplyCut() { return fgApplyCut; }
  60   static  void      SetApplyCut(Bool_t applyCut) { fgApplyCut = applyCut; }
  61
  62   static  Int_t     GetAddBaseline() { return fgAddBaseline; }
  63   static  void      SetAddBaseline(Int_t baseline) { fgAddBaseline = baseline; }
  64   // Additional baseline which is added for the processing
  65   // in the TRAP and removed when writing back the data.
  66   // This is needed to run with TRAP parameters set for a
  67   // different baseline but it will not change the baseline
  68   // of the output.
  69
  70   static  void      SetStoreClusters(Bool_t storeClusters) { fgStoreClusters = storeClusters; }
  71   static  Bool_t    GetStoreClusters() { return fgStoreClusters; }
  72
  73           Int_t     GetDetector() const  { return fDetector;  };     // Returns Chamber ID (0-539)
  74           Int_t     GetRobPos() const { return fRobPos; };           // Returns ROB position (0-7)
  75           Int_t     GetMcmPos() const { return fMcmPos; };           // Returns MCM position (0-17) (16,17 are mergers)
  76           Int_t     GetRow() const    { return fRow;    };           // Returns Row number on chamber where the MCM is sitting
  77           Int_t     GetCol( Int_t iadc );                            // Get corresponding column (0-143) from for ADC channel iadc = [0:20]
  78           // for the ADC/Col mapping, see: http://wiki.kip.uni-heidelberg.de/ti/TRD/index.php/Image:ROB_MCM_numbering.pdf
  79
  80           void      WriteData(AliTRDarrayADC *digits);
  81           Bool_t    StoreTracklets();                          // Stores tracklets via runloader
  82           TString   GetTrklBranchName() const { return fTrklBranchName; }
  83           void      SetTrklBranchName(TString name) { fTrklBranchName = name; }
  84
  85           Int_t     ProduceRawStream( UInt_t *buf, Int_t bufsize, UInt_t iEv = 0 ) const; // Produce raw data stream - Real data format
  86           Int_t     ProduceTrackletStream( UInt_t *buf, Int_t bufsize ); // produce the tracklet stream for this MCM
  87
  88           // different stages of processing in the TRAP
  89           void      Filter();                                  // Apply digital filters for existing data (according to configuration)
  90           void      ZSMapping();                               // Do ZS mapping for existing data
  91           void      Tracklet();                                // Run tracklet preprocessor and perform tracklet fit
  92
  93           // apply individual filters to all channels and timebins
  94           void      FilterPedestal();                   // Apply pedestal filter
  95           void      FilterGain();                       // Apply gain filter
  96           void      FilterTail();                       // Apply tail filter
  97
  98           // filter initialization (resets internal registers)
  99           void      FilterPedestalInit(Int_t baseline = 10);
 100           void      FilterGainInit();
 101           void      FilterTailInit(Int_t baseline = -1);
 102
 103           // feed single sample to individual filter
 104           // this changes the internal registers
 105           // all filters operate on (10+2)-bit values!
 106           UShort_t  FilterPedestalNextSample(Int_t adc, Int_t timebin, UShort_t value);
 107           UShort_t  FilterGainNextSample(Int_t adc, UShort_t value);
 108           UShort_t  FilterTailNextSample(Int_t adc, UShort_t value);
 109
 110           // tracklet calculation
 111           void      AddHitToFitreg(Int_t adc, UShort_t timebin, UShort_t qtot, Short_t ypos, Int_t label[]);
 112           void      CalcFitreg();
 113           void      TrackletSelection();
 114           void      FitTracklet();
 115
 116           Int_t         GetNHits() const { return fNHits; }
 117           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;
 118           TClonesArray* GetTrackletArray() const { return fTrackletArray; }
 119
 120           // data display
 121           void      Print(Option_t* const option="") const;   // print stored data to stdout
 122           void      Draw(Option_t* const option ="");         // draw data (ADC data, hits and tracklets)
 123
 124   friend  std::ostream& operator<<(std::ostream &os, const AliTRDmcmSim &mcm); // data output using ostream (e.g. cout << mcm;)
 125   static  ostream&  Cfdat(ostream &os);                       // manipulator to activate cfdat output
 126   static  ostream&  Raw  (ostream &os);                       // manipulator to activate raw output
 127   static  ostream&  Text (ostream &os);                       // manipulator to activate text output
 128
 129           // PID
 130           Int_t GetPID(Int_t q0, Int_t q1);
 131           void PrintPidLutHuman();
 132
 133           // I/O
 134           void PrintFitRegXml(ostream& os) const;
 135           void PrintTrackletsXml(ostream& os) const;
 136           void PrintAdcDatTxt(ostream& os) const;
 137           void PrintAdcDatHuman(ostream& os) const;
 138           void PrintAdcDatXml(ostream& os) const;
 139           void PrintAdcDatDatx(ostream& os, Bool_t broadcast=kFALSE, Int_t timeBinOffset = -1) const;
 140
 141   static  Bool_t ReadPackedConfig(AliTRDtrapConfig *cfg, Int_t hc, UInt_t *data, Int_t size);
 142
 143   // DMEM addresses
 144   static const Int_t fgkDmemAddrLUTcor0       = 0xC02A;
 145   static const Int_t fgkDmemAddrLUTcor1       = 0xC028;
 146   static const Int_t fgkDmemAddrLUTnbins      = 0xC029;
 147
 148   static const Int_t fgkDmemAddrLUTStart      = 0xC100; // LUT start address
 149   static const Int_t fgkDmemAddrLUTEnd        = 0xC3FF; // maximum possible end address for the LUT table
 150   static const Int_t fgkDmemAddrLUTLength     = 0xC02B; // address where real size of the LUT table is stored
 151
 152   static const Int_t fgkDmemAddrTrackletStart = 0xC0E0; // Storage area for tracklets, start address
 153   static const Int_t fgkDmemAddrTrackletEnd   = 0xC0E3; // Storage area for tracklets, end address
 154
 155   static const Int_t fgkDmemAddrDeflCorr      = 0xc022; // DMEM address of deflection correction
 156   static const Int_t fgkDmemAddrNdrift        = 0xc025; // DMEM address of Ndrift
 157   static const Int_t fgkDmemAddrDeflCutStart  = 0xc030; // DMEM start address of deflection cut
 158   static const Int_t fgkDmemAddrDeflCutEnd    = 0xc055; // DMEM end address of deflection cut
 159
 160  protected:
 161           Bool_t    CheckInitialized() const;           // Check whether the class is initialized
 162
 163           void      SetNTimebins(Int_t ntimebins);      // allocate data arrays corr. to the no. of timebins
 164
 165  static const Int_t fgkFormatIndex;                     // index for format settings in stream
 166
 167  static const Int_t fgkMaxTracklets = 4;                // maximum number of tracklet-words submitted per MCM (one per CPU)
 168  static const Int_t fgkAddDigits = 2;                   // additional digits used for internal representation of ADC data
 169                                                         // all internal data as after data control block (i.e. 12 bit), s. TRAP manual
 170  static const Int_t fgkNCPU = 4;                        // Number of CPUs in the TRAP
 171  static const Int_t fgkNHitsMC = 100;                   // maximum number of hits for which MC information is kept
 172
 173  static const UShort_t fgkFPshifts[4];                  // shifts for pedestal filter
 174
 175           Bool_t    fInitialized;                       // memory is allocated if initialized
 176           Int_t     fDetector;                          // Chamber ID
 177           Int_t     fRobPos;                            // ROB Position on chamber
 178           Int_t     fMcmPos;                            // MCM Position on chamber
 179           Int_t     fRow;                               // Pad row number (0-11 or 0-15) of the MCM on chamber
 180           Int_t     fNTimeBin;                          // Number of timebins currently allocated
 181           Int_t   **fADCR;                              // Array with MCM ADC values (Raw, 12 bit)
 182           Int_t   **fADCF;                              // Array with MCM ADC values (Filtered, 12 bit)
 183           UInt_t   *fMCMT;                              // tracklet word for one mcm/trap-chip
 184           TClonesArray *fTrackletArray;                 // Array of AliTRDtrackletMCM which contains MC information in addition to the tracklet word
 185           Int_t    *fZSMap;                             // Zero suppression map (1 dimensional projection)
 186
 187           Int_t     fFitPtr[fgkNCPU];                   // pointer to the tracklet to be calculated by CPU i
 188
 189           TString   fTrklBranchName;                    // name of the tracklet branch to right to
 190
 191           // Parameter classes
 192           AliTRDfeeParam    *fFeeParam;                 // FEE parameters
 193           AliTRDtrapConfig  *fTrapConfig;               // TRAP config
 194
 195           AliTRDdigitsManager *fDigitsManager;          // pointer to digits manager used for MC label calculation
 196           AliTRDarrayDictionary* fDict[3];              // pointers to label dictionaries
 197
 198
 199           // internal filter registers
 200           UInt_t*   fPedAcc;                            // Accumulator for pedestal filter
 201           UInt_t*   fGainCounterA;                      // Counter for values above FGTA in the gain filter
 202           UInt_t*   fGainCounterB;                      // Counter for values above FGTB in the gain filter
 203           UShort_t* fTailAmplLong;                      // Amplitude of the long component in the tail filter
 204           UShort_t* fTailAmplShort;                     // Amplitude of the short component in the tail filter
 205
 206           // hit detection
 207           // individual hits can be stored as MC info
 208           struct Hit_t {                                // Array of detected hits (only available in MC)
 209           Hit_t() : fChannel(0), fTimebin(0), fQtot(0), fYpos(0) { fLabel[0] = 0; fLabel[1] = 0; fLabel[2] = 0; }
 210             Int_t fChannel;                             // ADC channel of the hit
 211             Int_t fTimebin;                             // timebin of the hit
 212             Int_t fQtot;                                // total charge of the hit
 213             Int_t fYpos;                                // calculated y-position
 214             Int_t fLabel[3];                            // up to 3 labels (only in MC)
 215           } fHits[fgkNHitsMC];
 216           Int_t fNHits;                                 // Number of detected hits
 217
 218           // tracklet calculation
 219           struct FitReg_t {                             // pointer to the 18 fit registers
 220             Int_t  fNhits;                              // number of hits
 221             UInt_t fQ0;                                 // charge accumulated in first window
 222             UInt_t fQ1;                                 // charge accumulated in second window
 223             UInt_t fSumX;                               // sum x
 224             Int_t  fSumY;                               // sum y
 225             UInt_t fSumX2;                              // sum x**2
 226             UInt_t fSumY2;                              // sum y**2
 227             Int_t  fSumXY;                              // sum x*y
 228           } *fFitReg;
 229
 230           // Sort functions as in TRAP
 231           void Sort2(UShort_t  idx1i, UShort_t  idx2i, UShort_t  val1i, UShort_t  val2i,
 232                      UShort_t * const idx1o, UShort_t * const idx2o, UShort_t * const val1o, UShort_t * const val2o) const;
 233           void Sort3(UShort_t  idx1i, UShort_t  idx2i, UShort_t  idx3i,
 234                      UShort_t  val1i, UShort_t  val2i, UShort_t  val3i,
 235                      UShort_t * const idx1o, UShort_t * const idx2o, UShort_t * const idx3o,
 236                      UShort_t * const val1o, UShort_t * const val2o, UShort_t * const val3o);
 237           void Sort6To4(UShort_t  idx1i, UShort_t  idx2i, UShort_t  idx3i, UShort_t  idx4i, UShort_t  idx5i, UShort_t  idx6i,
 238                         UShort_t  val1i, UShort_t  val2i, UShort_t  val3i, UShort_t  val4i, UShort_t  val5i, UShort_t  val6i,
 239                         UShort_t * const idx1o, UShort_t * const idx2o, UShort_t * const idx3o, UShort_t * const idx4o,
 240                         UShort_t * const val1o, UShort_t * const val2o, UShort_t * const val3o, UShort_t * const val4o);
 241           void Sort6To2Worst(UShort_t  idx1i, UShort_t  idx2i, UShort_t  idx3i, UShort_t  idx4i, UShort_t  idx5i, UShort_t  idx6i,
 242                              UShort_t  val1i, UShort_t  val2i, UShort_t  val3i, UShort_t  val4i, UShort_t  val5i, UShort_t  val6i,
 243                              UShort_t * const idx5o, UShort_t * const idx6o);
 244
 245           UInt_t AddUintClipping(UInt_t a, UInt_t b, UInt_t nbits) const;
 246           // Add a and b (unsigned) with clipping to the maximum value representable by nbits
 247
 248   TTreeSRedirector *fDebugStream;
 249
 250  private:
 251           AliTRDmcmSim(const AliTRDmcmSim &m);             // not implemented
 252           AliTRDmcmSim &operator=(const AliTRDmcmSim &m);  // not implemented
 253
 254   static Bool_t fgApplyCut;               // apply cut on deflection length
 255
 256   static Int_t fgAddBaseline;             // add baseline to the ADC values
 257
 258   static Bool_t fgStoreClusters;          // whether to store all clusters in the tracklets
 259
 260   ClassDef(AliTRDmcmSim,7)
 261 };
 262
 263 std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const AliTRDmcmSim& mcm);
 264
 265 #endif