Implementação em FPGA de Filtro FIR Utilizando Máquina de Estados para Estimação Online de Energia no Calorímetro de Telhas

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo sobre formas de implementação de filtros FIR para a reconstrução online de energia no primeiro nível de trigger do calorímetro hadrônico (TileCal) do ATLAS. Com as atualizações previstas para o LHC, haverá aumento da energia das colisões, elevando a probabilidade de ocorrência de eventos raros. Nesse cenário, cresce também a incidência de colisões adjacentes, resultando na sobreposição de sinais — fenômeno conhecido como empilhamento de sinais (pile-up). Diversos métodos iterativos de deconvolução baseados em filtros FIR vêm sendo propostos e apresentam bons resultados. No entanto, o grande volume de dados gerado pelas colisões impõe um desafio aos algoritmos de reconstrução de energia: utilizar o mínimo de recursos de hardware possível, mantendo o desempenho e reduzindo o erro RMS, sem comprometer o resultado final. Além disso, esses métodos precisam operar de forma online. Nesse contexto, os dispositivos lógicos programáveis (FPGAs) se destacam como solução ideal, devido à sua reconfigurabilidade e alta velocidade de processamento. Assim, este trabalho propõe um método de implementação de filtro FIR baseado em uma máquina de estados, responsável por realizar os cálculos de energia das partículas de forma eficiente, reduzindo o uso de recursos computacionais.