專利名稱：：一種多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種在FPGA芯片中集成Nios軟核、雙相位相移鍵控BPSK和井下儀器總線DTB接口，實(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)釆集傳輸控制的多功能轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
：石油測(cè)井領(lǐng)域中電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸是測(cè)井儀器的重要組成部分，它包括遙傳短節(jié)和地面儀之間的電纜編碼傳輸，遙測(cè)短節(jié)和各儀器之間的數(shù)據(jù)傳輸。電纜遙測(cè)傳輸短節(jié)地面和電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸雙相位相移鍵控調(diào)制解調(diào)接收地面，將電纜發(fā)來(lái)的命令數(shù)據(jù)，經(jīng)解調(diào)后通過(guò)DTB三總線以雙極性歸零制信號(hào)方式向各儀器傳遞，接收自地面的儀器控制命令數(shù)據(jù)，供儀器執(zhí)行。在DTB三總線上發(fā)出接受數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)UCLK，通過(guò)UPDATA/GO信號(hào)線接收儀器數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)BPSK雙相位相移鍵控調(diào)制編碼，驅(qū)動(dòng)到電纜上供地面儀接收。通常電纜遙測(cè)短節(jié)采用分立元器件來(lái)設(shè)計(jì)制造井下遙測(cè)連接系統(tǒng)，這樣就造成元器件數(shù)量眾多，體積龐大，成本增加，誤碼率幾率增加，系統(tǒng)可靠性下降。Altera公司的Nios軟核嵌入式處理器是一種可特許的通用RISCCPU，Altera以IP核的方式將它提供給設(shè)計(jì)者。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種使用現(xiàn)有井下儀器測(cè)試系統(tǒng)電纜遙測(cè)短節(jié)的FPGA芯片，嵌入Nios軟核CPU和專用Avalon片上系統(tǒng)總線，集成DTB接口模塊，以積木形式實(shí)現(xiàn)SOPC功能，將原來(lái)遙測(cè)短節(jié)各種功能的分立硬件制備成軟硬結(jié)合的專用組件，集成在FPGA芯片上，以提高遙測(cè)儀器集成度和可靠性，降低硬件復(fù)雜度，同時(shí)間接降低儀器成本的多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器，替代原由分立元器件構(gòu)成的井下儀器測(cè)試系統(tǒng)電纜遙測(cè)短節(jié)。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案-在FPGA芯片上嵌入一個(gè)Nios軟核CPU處理器；在FPGA芯片上嵌入一個(gè)Avalon軟核總線，在FPGA上嵌入一個(gè)上傳DTB接口模塊和一個(gè)下傳DTB接口模塊；在FPGA芯片上嵌入一個(gè)BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊，一個(gè)八位FSP幀同步檢測(cè)模塊，一個(gè)循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K，一個(gè)指令譯碼模塊，一個(gè)下發(fā)命令接收FIFO模塊，一個(gè)狀態(tài)字"1"寄存器，構(gòu)成儀器命令下行通道；BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊、八位FSP幀同步檢測(cè)模塊、下發(fā)命令接收FIFO模塊和下傳DTB接口模塊連通，BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊連接FPGA芯片外的用于接收地面?zhèn)鱽?lái)的下井儀器控制命令的去耦接收濾波放大電路模塊，下傳DTB接口模塊連接FPGA芯片外的DTB三總線的下行接口總線DSIG總線，循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K一端與BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊輸出端連接，另一端與狀態(tài)字"1"寄存器連接，狀態(tài)字"1"寄存器與16位Nios軟核CPU處理器連接，八位FSP幀同步檢測(cè)模塊輸出端同時(shí)與16位Nios軟核CPU處理器和指令譯碼模塊連接，指令譯碼模塊又與狀態(tài)字"1"寄存器連接；FPGA芯片上嵌入一個(gè)上傳DTB接口模塊，一個(gè)上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊，一個(gè)狀態(tài)字"2"寄存器，一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC發(fā)生器，一個(gè)十六位幀同步FSP發(fā)生器，一個(gè)BPSK雙相位調(diào)制模塊，與FPGA芯片外電纜驅(qū)動(dòng)模塊和DTB三總線的UDATA/GO總線和UCLK總線連接構(gòu)成儀器數(shù)據(jù)上行通道；同時(shí)在FPGA上集成系統(tǒng)時(shí)鐘模塊，接收時(shí)序發(fā)生器，發(fā)送時(shí)序發(fā)生器和幀發(fā)生器模塊；BPSK雙相位調(diào)制模塊輸出端與FPGA芯片外電纜驅(qū)動(dòng)模塊連接，輸入端依次與循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC發(fā)生器、上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊、上傳DTB接口模塊連接，上傳DTB接口模塊連接DTB三總線的UDATA/GO總線和UCLK總線，上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊同時(shí)與狀態(tài)字"2"寄存器和16位Nios軟核CPU處理器連接，十六位幀同步FSP發(fā)生器連接BPSK雙相位調(diào)制模塊；接收時(shí)序發(fā)生器和發(fā)送時(shí)序發(fā)生器通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘模塊與16位Nios軟核CPU處理器連接，BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊和BPSK雙相位調(diào)制模塊通過(guò)幀發(fā)生器模塊與16位Nios軟核CPU處理器連接。地面向井下儀器傳送指令時(shí)，電纜調(diào)制過(guò)的信號(hào)經(jīng)過(guò)井下方式變壓器接到去耦接收濾波放大電路模塊，使信號(hào)得到放大、濾波和去噪，然后進(jìn)入BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊被解調(diào)為NRZ碼。經(jīng)八位FSP幀同步檢測(cè)識(shí)別后，位指令信號(hào)就被送往DSIG總線，從而被相應(yīng)地址的井下儀器所接收。循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K可以檢測(cè)出傳輸是否出錯(cuò)，并把檢驗(yàn)結(jié)果送入狀態(tài)字"1"寄存器，以便下一幀傳回地面，如果指令中所指定地址與井下遙測(cè)單元的地址"0011000"相同則由指令譯碼模塊對(duì)此進(jìn)行譯碼。向上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，上傳DTB接口模塊首先在16位Nios軟核CPU處理器控制下，向DTB三總線UDATA/GO總線發(fā)出GO脈沖，通知井下儀器準(zhǔn)備數(shù)據(jù)傳輸。此時(shí)16位Nios軟核CPU處理器控制八位FSP幀同步檢測(cè)模塊將8位導(dǎo)"0"和將16位的幀同步FSP發(fā)生器控制信號(hào)送到狀態(tài)字"2"寄存器中，BPSK雙相位調(diào)制模塊進(jìn)行雙相位相移鍵控的編碼調(diào)制，然后將存儲(chǔ)在兩個(gè)狀態(tài)字寄存器的狀態(tài)字"1"和狀態(tài)字"2"作為后續(xù)相繼送到BPSK雙相位調(diào)制模塊，送完后，16位Nios軟核CPU處理器控制上傳DTB接口模塊順序接收井下儀器數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊送到狀態(tài)字"2"寄存器中，等最后一個(gè)儀器數(shù)據(jù)字接受完后，經(jīng)過(guò)循環(huán)冗余CRC發(fā)生器，校驗(yàn)，送到BPSK雙相位調(diào)制模塊調(diào)制。本實(shí)用新型是利用FPGA芯片，構(gòu)造BPSK和DTB模塊，使用嵌入式NI0S軟核和avalon總線，實(shí)現(xiàn)對(duì)各儀器數(shù)據(jù)通過(guò)DTB儀器總線進(jìn)行收集和并進(jìn)行BPSK調(diào)制編碼后傳輸至電纜；對(duì)地面通過(guò)電纜傳來(lái)的BPSK編碼儀器控制命令數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)DTB儀器總線傳到各個(gè)儀器中。這樣可以避免原來(lái)使用大量分立元器件帶來(lái)的電路體積大、故障點(diǎn)多、誤碼率高、可靠性差的缺點(diǎn)，極大提高系統(tǒng)集成度和智能性，縮小體積、降低誤碼率、提高可靠性。圖1多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器電路示意圖。圖2CPU主控制程序流程圖。圖3遙測(cè)接收本身命令子程序控制流程圖。圖4DTB儀器數(shù)據(jù)接收子程序控制流程圖。圖5DTB儀器命令下發(fā)子程序控制流程圖。圖6DTB儀器數(shù)據(jù)接收子程序控制流程圖。具體實(shí)施方式根據(jù)圖1所示，對(duì)本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案作具體的說(shuō)明首先在Altera公司的Cyclone系列FPGAEP1C12Q240I7芯片上構(gòu)架處理器-CPU結(jié)構(gòu)體系，然后集成高效專為SOPC(System-On-a-ProgmmmableChip)環(huán)境片上總線Avalon總線。在FPGA芯片上嵌入一個(gè)16位Nios軟核CPU處理器19;在FPGA芯片上嵌入一個(gè)Avalon軟核總線21和相應(yīng)的仲裁邏輯，總線寬度選擇位16位，同步方式；在FPGA上嵌入按照DTB三總線協(xié)議定制的上傳和下傳DTB接口模塊8、16;在FPGA芯片上嵌入一個(gè)BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊2，一個(gè)八位FSP幀同步檢測(cè)模塊3，一個(gè)循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K4，一個(gè)指令譯碼模塊5，一個(gè)下發(fā)命令接收FIFO模塊7，一個(gè)狀態(tài)字"1"寄存器6;和FPGA芯片外的DTB三總線21，構(gòu)成儀器命令下行通道；BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊2、八位FSP幀同步檢測(cè)模塊3、下發(fā)命令接收FIFO模塊7和下傳DTB接口模塊8連通，BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊2連接FPGA芯片外的用于接收地面?zhèn)鱽?lái)的下井儀器控制命令的去耦接收濾波放大電路模塊1，下傳DTB接口模塊8連接DTB三總線21，循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K4一端與BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊2輸出端連接，另一端與狀態(tài)字"1"寄存器6連接，狀態(tài)字"1"寄存器6與16位Nios軟核CPU處理器19連接，八位FSP幀同步檢測(cè)模塊3輸出端同時(shí)與16位Nios軟核CPU處理器19和指令譯碼模塊5連接，指令譯碼模塊5又與狀態(tài)字"1"寄存器6連接；FPGA芯片上嵌入一個(gè)上傳DTB接口模塊16，一個(gè)井下儀器數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIF0模塊15，一個(gè)狀態(tài)字"2"寄存器20，一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC發(fā)生器14，一個(gè)十六位幀同步FSP發(fā)生器13，一個(gè)BPSK雙相位調(diào)制模塊12，與FPGA芯片外電纜驅(qū)動(dòng)模塊11和DTB三總線21，構(gòu)成儀器數(shù)據(jù)上行通道；FPGA上還集成了系統(tǒng)時(shí)鐘18，接收時(shí)序發(fā)生器9，發(fā)送時(shí)序發(fā)生器17和幀發(fā)生器模塊10作為上行和下行通道和Nios軟核CPU處理器19的輔助模塊;BPSK雙相位調(diào)制模塊12輸出端與FPGA芯片外電纜驅(qū)動(dòng)模塊11連接，輸入端依次與循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC發(fā)生器14、上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊15、上傳DTB接口模塊16連接，上傳DTB接口模塊16連接DTB三總線21，上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊15同時(shí)與狀態(tài)字"2"寄存器20和16位Nios軟核CPU處理器19連接，十六位幀同步FSP發(fā)生器13連接BPSK雙相位調(diào)制模塊12;接收時(shí)序發(fā)生器9和發(fā)送時(shí)序發(fā)生器17通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘18與16位Nios軟核CPU處理器19連接，BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊2和BPSK雙相位調(diào)制模塊12通過(guò)幀發(fā)生器模塊10與16位Nios軟核CPU處理器19連接。具體程序流程如下見(jiàn)圖2、3、4、5、6:主機(jī)下發(fā)的各條指令經(jīng)過(guò)地面遙測(cè)模塊處理后，經(jīng)過(guò)幾千米電纜傳送到方式變壓器的初級(jí)，經(jīng)過(guò)耦合送入濾波電路，幾級(jí)濾波后的指令被還原成BPSK調(diào)制信號(hào)。該指令信號(hào)被解調(diào)后成為NRZ不歸零制信號(hào)，再進(jìn)行幀同步字識(shí)別，產(chǎn)生同步字脈沖信號(hào)，啟動(dòng)接收時(shí)序脈沖。同時(shí)，指令信號(hào)經(jīng)過(guò)循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K的校驗(yàn)。至此，原來(lái)的64位的標(biāo)準(zhǔn)指令信號(hào)被轉(zhuǎn)換成由基本指令字和用戶指令字構(gòu)成的32位指令信號(hào)DDATA以及相應(yīng)的32位時(shí)鐘脈沖DCLK。該時(shí)鐘信號(hào)和指令信號(hào)分兩路下傳送，一路經(jīng)過(guò)下行DTB接口模塊產(chǎn)生DSIG信號(hào)，并被送入DSIG總線(下行接口總線)，傳給各個(gè)井下儀器自身的DTB接口電路，控制各個(gè)井下儀器的工作狀態(tài)；另一路送入指令譯碼電路，如果接收到的指令是主機(jī)下發(fā)給多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器的，經(jīng)過(guò)解碼的指令將被鎖存在多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器的控制電路中，產(chǎn)生控制信號(hào)。在上行數(shù)據(jù)發(fā)送期間，控制信號(hào)啟動(dòng)多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器的發(fā)送時(shí)序發(fā)生器，產(chǎn)生相應(yīng)的發(fā)送時(shí)序脈沖，并將多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器內(nèi)部產(chǎn)生的GO脈沖以及上行數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘UCLK分別送入U(xiǎn)DATA/GO總線和UCLK總線，傳送到各個(gè)下井儀器自身DTB接口電路中，啟動(dòng)各個(gè)井下儀器上傳數(shù)據(jù)。多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器內(nèi)部產(chǎn)生的狀態(tài)字1和狀態(tài)字2以及UCLK觸發(fā)時(shí)鐘，從UDATA/GO總線傳來(lái)的各個(gè)下井儀器的上傳數(shù)據(jù)UPDATA被送入信號(hào)多路轉(zhuǎn)換電路，組合成一定的上行數(shù)據(jù)格式，經(jīng)過(guò)同步字/譯碼檢測(cè)發(fā)生器電路，產(chǎn)生FSP同步字以及電路運(yùn)算產(chǎn)生的CRC字，與上行數(shù)據(jù)一起送入調(diào)制電路，調(diào)制成BPSK信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)整形后近似三角波形，并被送入電纜驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大后，由方式變壓器耦合到七芯電纜上，通過(guò)電纜傳向地面。在上行數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器內(nèi)部發(fā)送時(shí)序發(fā)生器將產(chǎn)生一個(gè)握手脈沖信號(hào)，用于傳送一路聲波波形信號(hào)。附l:原遙測(cè)短節(jié)下行指令接收功能程序說(shuō)明，本多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器下行指令接收功能程序與其完全相同。指令格式，見(jiàn)表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>引導(dǎo)零:BoB7,用于遙測(cè)短節(jié)接收指令的同步信號(hào)。同步字FSP:01101011用于每條指令的同步信號(hào)，正常讀序應(yīng)為B7B001101011即(326)8'用戶定義字BQB15B0B11不用；B12保留位，留作后用；B13若B,^l，波形啟動(dòng)位，要求在上行數(shù)據(jù)按格式傳送結(jié)束，馬上開(kāi)始傳送波形訊號(hào)；B14B1500遙測(cè)短節(jié)工作于80ms(12.5Hz);10遙測(cè)短節(jié)工作于每幀20ms(50Hz);11遙測(cè)短節(jié)工作于隨機(jī)采樣方式，由命令來(lái)出發(fā)幀01遙測(cè)短節(jié)工作于等待狀態(tài)，等待Bm置1再由命令來(lái)觸發(fā)基本指令字BQB15BoB7幀長(zhǎng)度計(jì)數(shù)，2NB8禁止位，若Bs二l，遙測(cè)短節(jié)被禁止；B9B15遙測(cè)短節(jié)地址為0001100,正常讀序應(yīng)為B15B9,0001100即(030)8。遙測(cè)短節(jié)的指令接收電路主要包括電源，方式變壓器,濾波電路，靜噪電路，BPSK解調(diào)電路，系統(tǒng)時(shí)鐘，F(xiàn)SP幀同步檢測(cè)電路，CRC循環(huán)冗余檢測(cè)電路，指令解碼電路，接收時(shí)序電路，井下儀下行指令DTB接口電路構(gòu)成。"0"指令接收電路主要完成的功能如下:對(duì)經(jīng)過(guò)電纜傳輸?shù)竭b測(cè)短節(jié)的指令信號(hào)進(jìn)行處理，先對(duì)僅有Vp—^l2V的指令信號(hào)進(jìn)行濾波。經(jīng)幾級(jí)高通、低通及橫向?yàn)V波器電路消除噪聲雜波，放大有用信號(hào)，再經(jīng)過(guò)一個(gè)比較電路將有用指令信號(hào)波形恢復(fù)成標(biāo)準(zhǔn)的BPSK信號(hào)。解調(diào)電路有將BPSK信號(hào)恢復(fù)成不歸零制邏輯電平信號(hào)，即"l"用高電平表示，"O"用零電平表示，每一位信號(hào)寬度為10iis.FSP同步檢測(cè)電路確定出每條指令的實(shí)際起始位，并觸發(fā)接收時(shí)序電路。至此，每64位的標(biāo)準(zhǔn)指令信號(hào)被轉(zhuǎn)換成由用戶定義字和基本指令字構(gòu)成的32位指令信號(hào)，再經(jīng)過(guò)CRC多項(xiàng)式為X8+l電路作循環(huán)冗余誤碼檢測(cè)。經(jīng)過(guò)檢測(cè)后的指令信號(hào)分成兩路傳輸:一路指令信號(hào)被送到指令譯碼器，判斷是否是地面系統(tǒng)發(fā)給遙傳短節(jié)的指令。如果基本指令字中的地址與遙傳短節(jié)的地址相同，則地址比較相等，指令譯碼器將鎖存該條指令，控制電路將根據(jù)指令參數(shù)內(nèi)容修改遙測(cè)短節(jié)的工作狀態(tài)。否則，指令譯碼器不鎖存該條指令，這條指令將自動(dòng)取消；另一條指令信號(hào)被送到下行指令DBT總線接口電路。經(jīng)編碼后，轉(zhuǎn)換成DSIG信號(hào),通過(guò)DBT總線送給各下井儀。附2，上行數(shù)據(jù)格式及電路功能說(shuō)明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見(jiàn)表2表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>引導(dǎo)零B7B。.用于與電纜遙測(cè)系統(tǒng)地面模塊的同步.同步字8158。,0000011001101011(003153)8.用于地面遙測(cè)模塊檢測(cè)幀同步.狀態(tài)字1#:B。B。,其中B7B。反映當(dāng)前幀的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，由地面模塊下發(fā)的指令進(jìn)行控制，開(kāi)機(jī)通電時(shí)的缺省值為00010000(即N=16)(N位上述幀長(zhǎng)度計(jì)數(shù)中2N的N);B8CMDREC位，命令結(jié)收到的標(biāo)志位，B^l表明遙測(cè)短節(jié)接收到下發(fā)指令；B8=0表明遙測(cè)短節(jié)未接收到下發(fā)指令；B9CMDERRCRC位，接收指令出錯(cuò)標(biāo)志位.B9=l表明由地面模塊下發(fā)的指令經(jīng)遙測(cè)短節(jié)的CRC校驗(yàn)后證實(shí)，接收指令出錯(cuò);B9=0表明遙測(cè)短節(jié)接收指令正確；B1QTimeOUT位，超時(shí)標(biāo)志位。B1Q=1表明當(dāng)前幀的發(fā)送時(shí)間超時(shí);Bw=0表明一幀傳輸信號(hào)未超時(shí)；B12Bu不用；B13傳輸一路聲波的標(biāo)志位；B15B14反映遙測(cè)短節(jié)當(dāng)前幀工作方式的標(biāo)志位，B15=0B14=0，表明工作在80ms方式；B15=0B14=l表明遙測(cè)短節(jié)工作在20ms方式。開(kāi)機(jī)缺省值為BI5=0B14=0;狀態(tài)字2#:B『B。,其中B,B。不用(接地)；B『B,。纜頭電源峰峰值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)值；數(shù)據(jù)字1#數(shù)據(jù)字n"上行數(shù)據(jù)(DTBDATA)來(lái)自各下井儀器的上行數(shù)據(jù)ndlOn=2N即最多傳輸數(shù)據(jù)510字，價(jià)電缺省值時(shí)N=16，n=32。CRC字校驗(yàn)字，生成多項(xiàng)式X16+X12+X5+l時(shí)上行數(shù)據(jù)(包括狀態(tài)字1#，狀態(tài)字2#)的循環(huán)冗余計(jì)算結(jié)果。尾零用于移位傳送最后8位零數(shù)字信號(hào)。地面接收設(shè)備用它來(lái)"沖洗"掉先前所發(fā)送的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備下一幀數(shù)據(jù)接收。電纜遙測(cè)系統(tǒng)遙測(cè)短節(jié)的上行數(shù)據(jù)發(fā)送電路主要包括過(guò)零檢測(cè)電路，幀觸發(fā)電路，發(fā)送時(shí)序電路(包括幀長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器)，加電復(fù)位電路，狀態(tài)寄存器，F(xiàn)SP/CRC發(fā)生器，信號(hào)多路轉(zhuǎn)換，纜頭電壓A/D轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)SP/STBDAT/CRC三路信號(hào)轉(zhuǎn)換器，BPSK調(diào)制電路，整形和電纜驅(qū)動(dòng)放大等。上行數(shù)據(jù)發(fā)送電路主要完成的功能如下由遙測(cè)短節(jié)電源變壓器次級(jí)送來(lái)的一路VPP=36V正弦信號(hào)，經(jīng)過(guò)零檢測(cè)形成50HZ方波，在經(jīng)二、八分頻產(chǎn)生25HZ和6.25HZ方波，在經(jīng)頻率加倍電路，又變成50HZ和12.5HZ信號(hào)，根據(jù)指令譯碼產(chǎn)生的控制信號(hào)，選用50HZ或12.5HZ作為觸發(fā)波形送往幀觸發(fā)電路。啟動(dòng)發(fā)送時(shí)序電路，產(chǎn)生上行數(shù)據(jù)信號(hào)所需的所有發(fā)送時(shí)序脈沖。同時(shí)，幀長(zhǎng)度器將指令譯碼器所存的幀長(zhǎng)度計(jì)數(shù)值讀入，根據(jù)幀長(zhǎng)度讀數(shù)值產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)序波形，并通過(guò)狀態(tài)寄存器1#，狀態(tài)字1#寄存器的鎖存內(nèi)容包括幀長(zhǎng)度、時(shí)間溢出位、指令接收標(biāo)志等，狀態(tài)寄存器2"'纜頭電壓將相應(yīng)遙測(cè)短節(jié)的狀態(tài)位鎖存，產(chǎn)生狀態(tài)字"和狀態(tài)字2S。當(dāng)觸發(fā)電路被啟動(dòng)時(shí)，預(yù)置的同步字0000011001101011(003153)8也被鎖存在FSP/CRC發(fā)生器電路中，產(chǎn)生同步字信號(hào)。DTB上行接口電路與下井儀器聯(lián)接的UCLK總線發(fā)送ULCK時(shí)鐘，ULCK作為移動(dòng)時(shí)鐘，將各下井儀器產(chǎn)生的上行數(shù)據(jù)UPDATA(S卩UDATA)經(jīng)DTB總線中的UDATA/GO總線送入遙測(cè)短節(jié)的DTB上行接口電路.狀態(tài)字1#狀態(tài)字2#加上上行數(shù)據(jù)UDATA被送入FSP/CRC發(fā)生器電路進(jìn)行CRC循環(huán)冗余計(jì)算，作CRC誤碼計(jì)算。計(jì)算多項(xiàng)式為X"+X《+1。產(chǎn)生CRC校驗(yàn)字，加在了上行數(shù)據(jù)UDATA的尾部，串行送入信號(hào)多路轉(zhuǎn)換電路.經(jīng)過(guò)格式化改組信號(hào)被送入BPSk雙相位調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)除了(前后)引導(dǎo)零和尾部各8位外，其他字都是16位，即數(shù)據(jù)信號(hào)包括16位幀同步字，16位的狀態(tài)字1#,16位的狀態(tài)字2s,上行數(shù)據(jù)UDATA和16位的CRC字。經(jīng)過(guò)整形電路后，該信號(hào)被送入電纜驅(qū)動(dòng)放大電路。放大后的信號(hào)，電壓幅度峰峰值約48V。經(jīng)過(guò)方式變壓器1:1耦合送上電纜。若超過(guò)規(guī)定時(shí)間要求時(shí),將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間溢出標(biāo)志位隨狀態(tài)字"的Bfl發(fā)給地面系統(tǒng).加電復(fù)位電路通常是在儀器通電時(shí)，瞬間工作，在位接收到地面系統(tǒng)發(fā)給遙測(cè)短節(jié)的指令時(shí)，遙測(cè)短節(jié)預(yù)制上傳數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為32個(gè)字，而當(dāng)前幀工作方式缺省值為Bm二0，B15=0，即每80ms上傳一幀數(shù)據(jù)，每一幀數(shù)據(jù)預(yù)置N=16，2N=32共32個(gè)字(包括狀態(tài)字1#和2fl)。權(quán)利要求1、一種多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器，其特征在于在FPGA芯片上嵌入一個(gè)Nios軟核CPU處理器(19)；在FPGA芯片上嵌入一個(gè)Avalon軟核總線(22)，在FPGA上嵌入一個(gè)上傳DTB接口模塊(16)和一個(gè)下傳DTB接口模塊(8)；在FPGA芯片上嵌入一個(gè)BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊(2)，一個(gè)八位FSP幀同步檢測(cè)模塊(3)，一個(gè)循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K(4)，一個(gè)指令譯碼模塊(5)，一個(gè)下發(fā)命令接收FIFO模塊(7)，一個(gè)狀態(tài)字“1”寄存器(6)，構(gòu)成儀器命令下行通道；BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊(2)、八位FSP幀同步檢測(cè)模塊(3)、下發(fā)命令接收FIFO模塊(7)和下傳DTB接口模塊(8)連通，BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊(2)連接FPGA芯片外的用于接收地面?zhèn)鱽?lái)的下井儀器控制命令的去耦接收濾波放大電路模塊(1)，下傳DTB接口模塊(8)連接FPGA芯片外的DTB三總線(21)的下行接口總線DSIG總線，循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K(4)一端與BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊(2)輸出端連接，另一端與狀態(tài)字“1”寄存器(6)連接，狀態(tài)字“1”寄存器(6)與16位Nios軟核CPU處理器(19)連接，八位FSP幀同步檢測(cè)模塊(3)輸出端同時(shí)與16位Nios軟核CPU處理器(19)和指令譯碼模塊(5)連接，指令譯碼模塊(5)又與狀態(tài)字“1”寄存器(6)連接；FPGA芯片上嵌入一個(gè)上傳DTB接口模塊(16)，一個(gè)上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊(15)，一個(gè)狀態(tài)字“2”寄存器(20)，一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC發(fā)生器(14)，一個(gè)十六位幀同步FSP發(fā)生器(13)，一個(gè)BPSK雙相位調(diào)制模塊(12)，與FPGA芯片外電纜驅(qū)動(dòng)模塊(11)和DTB三總線(21)的UDATA/GO總線和UCLK總線連接構(gòu)成儀器數(shù)據(jù)上行通道；同時(shí)在FPGA上集成系統(tǒng)時(shí)鐘模塊(18)，接收時(shí)序發(fā)生器(9)，發(fā)送時(shí)序發(fā)生器(17)和幀發(fā)生器模塊(10)；BPSK雙相位調(diào)制模塊(12)輸出端與FPGA芯片外電纜驅(qū)動(dòng)模塊(11)連接，輸入端依次與循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC發(fā)生器(14)、上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊(15)、上傳DTB接口模塊(16)連接，上傳DTB接口模塊(16)連接DTB三總線(21)的UDATA/GO總線和UCLK總線，上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊(15)同時(shí)與狀態(tài)字“2”寄存器(20)和16位Nios軟核CPU處理器(19)連接，十六位幀同步FSP發(fā)生器(13)連接BPSK雙相位調(diào)制模塊(12)；接收時(shí)序發(fā)生器(9)和發(fā)送時(shí)序發(fā)生器(17)通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘模塊(18)與16位Nios軟核CPU處理器(19)連接，BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊(2)和BPSK雙相位調(diào)制模塊(12)通過(guò)幀發(fā)生器模塊(10)與16位Nios軟核CPU處理器(19)連接。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多功能井下電纜遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器，在FPGA芯片上嵌入Nios軟核、Avalon軟核總線、上傳和下傳DTB接口模塊、并分別嵌入BPSK雙相位相移鍵控解調(diào)模塊、八位FSP幀同步檢測(cè)模塊、循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)?zāi)K、指令譯碼模塊、下發(fā)命令接收FIFO模塊和狀態(tài)字“1”寄存器6構(gòu)成儀器命令下行通道，嵌入上傳數(shù)據(jù)發(fā)送FIFO模塊、狀態(tài)字“2”寄存器、循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC發(fā)生器、十六位幀同步FSP發(fā)生器和BPSK雙相位調(diào)制模塊構(gòu)成儀器數(shù)據(jù)上行命令通道，避免了原來(lái)使用大量分立元器件帶來(lái)的電路體積大、故障點(diǎn)多、誤碼率高、可靠性差的缺點(diǎn)，提高了集成度和智能性，縮小體積、降低誤碼率、提高可靠性。文檔編號(hào)G08C19/00GK201145945SQ2007201739公開(kāi)日2008年11月5日申請(qǐng)日期2007年11月1日優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日發(fā)明者煒王,飛賀申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司