[0052]CMD通道用于傳輸下行的命令信息和/或參數(shù);M2通道、M5通道和M7通道用于傳輸上行的井下數(shù)據(jù)。
[0053]曼徹斯特編解碼器包括:一個第一曼徹斯特編解碼器和兩個第二曼徹斯特編解碼器。
[0054]第一曼徹斯特編解碼器具有相互獨(dú)立的第一編碼單元和第一解碼單元;第二曼徹斯特編解碼器具有相互獨(dú)立的第二編碼單元和第二解碼單元;第一曼徹斯特編解碼器用于CMD通道和M2通道中所傳輸數(shù)據(jù)的編解碼;兩個第二曼徹斯特編解碼器分別用于M5通道和M7通道中所傳輸數(shù)據(jù)的解碼。
[0055]FPGA控制芯片用于控制曼徹斯特編解碼器的編解碼邏輯和數(shù)據(jù)通道單元的數(shù)據(jù)傳輸;FPGA控制芯片包括數(shù)據(jù)緩存FIFO單元和緩存讀寫控制單元。
[0056]數(shù)據(jù)緩存FIFO單元包括:CMD通道FIF0、M2通道FIF0、M5通道FIF0、M7通道FIFO ;緩存讀寫控制單元包括讀FIFO控制邏輯單元和寫FIFO控制邏輯單元。
[0057]邏輯電平轉(zhuǎn)換單元用于曼徹斯特編解碼器和FPGA控制芯片的邏輯電平轉(zhuǎn)換。
[0058]優(yōu)選地,
[0059]EDIB總線接口模塊用于接收DSP控制模塊發(fā)送的命令信息和/或參數(shù),對命令信息和/或參數(shù)進(jìn)行曼徹斯特編碼是指:
[0060]CMD通道接收DSP控制模塊發(fā)送的命令信息和/或參數(shù),并將命令信息和/或參數(shù)存入CMD通道的CMD通道FIFO中,CMD通道FIFO的空標(biāo)志位變?yōu)闊o效,讀FIFO控制邏輯單元自動產(chǎn)生第一個讀FIFO信號,將第一個寫入CMD通道FIFO中的命令信息和/或參數(shù)讀出,并進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換后送入第一曼徹斯特編解碼器,由第一編碼單元進(jìn)行編碼,編碼時第一曼徹斯特編解碼器的輸出信號SD信號變?yōu)楦唠娖?,?dāng)SD信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r,第一個寫入CMD通道FIFO中的命令信息和/或參數(shù)的編碼完成,讀FIFO控制邏輯單元產(chǎn)生第二個讀FIFO信號,將第二個寫入CMD通道FIFO中的命令信息和/或參數(shù)讀出,并進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換后送入第一曼徹斯特編解碼器,由第一編碼單元進(jìn)行編碼,依次類推,當(dāng)CMD通道FIFO的空標(biāo)志信號再次有效時,CMD通道FIFO中的所有的命令信息和/或參數(shù)已經(jīng)送入第一曼徹斯特編解碼器進(jìn)行編碼,讀FIFO控制邏輯單元禁止產(chǎn)生讀FIFO信號,編碼過程完成。
[0061]EDIB總線接口模塊接收井下數(shù)據(jù),對井下數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特解碼是指:
[0062]M2通道要向PC機(jī)傳送井下數(shù)據(jù)時,第一曼徹斯特編解碼器的第一解碼單元將井下數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,當(dāng)?shù)谝唤獯a單元進(jìn)行解碼時,第一曼徹斯特編解碼器的輸出信號TD信號為高電平,當(dāng)TD信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r,第一解碼單元完成井下數(shù)據(jù)的解碼,寫FIFO控制邏輯單元自動產(chǎn)生寫信號,將解碼后的井下數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后寫入M2通道FIFO中。
[0063]M5通道/M7通道要向PC機(jī)傳送井下數(shù)據(jù)時,第二曼徹斯特編解碼器的第二解碼單元將井下數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,當(dāng)?shù)诙獯a單元進(jìn)行解碼時,第二曼徹斯特編解碼器的輸出信號NVM信號為高電平,當(dāng)NVM信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r,第二解碼單元完成井下數(shù)據(jù)的解碼,在NVM信號為高電平時,每經(jīng)過16個解碼時鐘DCLK的時鐘周期,輸出一個字的數(shù)據(jù),寫FIFO控制邏輯單元產(chǎn)生一個寫信號,將解碼后的井下數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后寫入M5通道/M7通道FIFO中,DSP控制模塊檢測到M5通道/M7通道FIFO中的解碼后的井下數(shù)據(jù),將其讀出并通過USB功能設(shè)備接口模塊發(fā)送給PC機(jī)。
[0064]DSP控制模塊當(dāng)檢測到EDIB總線接口模塊數(shù)據(jù)處理后的井下數(shù)據(jù)時,將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的井下數(shù)據(jù)發(fā)送給USB功能設(shè)備接口模塊是指:
[0065]DSP控制模塊檢測到M2通道FIFO中的解碼后的井下數(shù)據(jù),將其讀出存放于外擴(kuò)數(shù)據(jù)隨機(jī)存儲器RAM中,并通過USB功能設(shè)備接口模塊將發(fā)送給PC機(jī)。
[0066]DSP控制模塊檢測到M5通道/M7通道FIFO中的解碼后的井下數(shù)據(jù),將其讀出存放于外擴(kuò)數(shù)據(jù)RAM中,并通過USB功能設(shè)備接口模塊發(fā)送給PC機(jī)。
[0067]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明包括:通用串行總線USB功能設(shè)備接口模塊、數(shù)字信號處理DSP控制模塊、EDIB總線接口模塊。USB功能設(shè)備接口模塊,用于接收個人計算機(jī)PC機(jī)向井下儀器下發(fā)的命令信息和/或參數(shù),還用于將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的井下數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)。DSP控制模塊,用于實(shí)時檢測USB功能設(shè)備接口模塊,當(dāng)檢測到USB功能設(shè)備接口模塊接收到PC機(jī)向井下儀器下發(fā)的命令信息和/或參數(shù)時,控制USB功能設(shè)備接口模塊將命令信息和/或參數(shù)發(fā)送給EDIB總線接口模塊;還用于實(shí)時檢測EDIB總線接口模塊,當(dāng)檢測到EDIB總線接口模塊數(shù)據(jù)處理后的井下數(shù)據(jù)時,將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的井下數(shù)據(jù)發(fā)送給USB功能設(shè)備接口模塊。EDIB總線接口模塊,用于接收DSP控制模塊發(fā)送的命令信息和/或參數(shù),對命令信息和/或參數(shù)進(jìn)行曼徹斯特編碼,并將曼徹斯特編碼后的命令信息和/或參數(shù)發(fā)送給井下儀器;還用于接收井下儀器返回的井下數(shù)據(jù),對井下數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;數(shù)據(jù)處理包括曼徹斯特解碼。通過本發(fā)明的方案,能夠使得核磁共振測井儀的監(jiān)測更簡單化,智能化,降低了數(shù)據(jù)分析的難度。
【附圖說明】
[0068]下面對本發(fā)明實(shí)施例中的附圖進(jìn)行說明,實(shí)施例中的附圖是用于對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,與說明書一起用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0069]圖1為本發(fā)明的核磁共振測井儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置框圖;
[0070]圖2為本發(fā)明的USB功能設(shè)備接口模塊框圖;
[0071]圖3為本發(fā)明的EDIB總線接口模塊框圖;
[0072]圖4為本發(fā)明的CMD通道編碼控制結(jié)構(gòu)框圖;
[0073]圖5為本發(fā)明的CMD通道FIFO讀邏輯控制信號圖;
[0074]圖6為本發(fā)明的M2通道解碼控制結(jié)構(gòu)框圖;
[0075]圖7為本發(fā)明的M2通道FIFO寫邏輯控制信號圖;
[0076]圖8為本發(fā)明的M5通道/M7通道解碼控制結(jié)構(gòu)框圖;
[0077]圖9為本發(fā)明的M5通道/M7通道FIFO寫邏輯控制信號圖;
[0078]圖10為本發(fā)明的核磁共振測井儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0079]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述,并不能用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0080]具體地,本發(fā)明提出了一種核磁共振測井儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置01,如圖1所示,該裝置包括:通用串行總線USB功能設(shè)備接口模塊02、數(shù)字信號處理DSP控制模塊03、EDIB總線接口模塊04。
[0081]USB功能設(shè)備接口模塊02,用于接收個人計算機(jī)PC機(jī)向井下儀器下發(fā)的命令信息和/或參數(shù),還用于將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的井下數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)。
[0082]USB是一種高效、快速、體積小和支持熱插拔的串行通信接口,并且即插即用的特點(diǎn)使用戶可以在不重新啟動計算機(jī)的情況下直接將USB外部設(shè)備連接到計算機(jī)并開始通信。
[0083]在USB數(shù)據(jù)傳輸通信中,分USB主機(jī)設(shè)備和USB功能設(shè)備,USB系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是有USB主機(jī)來啟動的,在整個數(shù)據(jù)通信中占主導(dǎo)地位,在同一時刻USB系統(tǒng)中只存在一個USB主機(jī)。USB功能設(shè)備通常是一個獨(dú)立的外部設(shè)備,具有特定的功能,每個USB設(shè)備內(nèi)部都包含有描述器功能和資源需求的配置信息。對于我們的測試系統(tǒng)來說,PC機(jī)是USB主機(jī)設(shè)備,仿真測試系統(tǒng)是USB功能設(shè)備。
[0084]優(yōu)選地,USB功能設(shè)備接口模塊02包括:USB先進(jìn)先出FIFO芯片021、USB接頭引線022、USB接口 023 ;如圖2所示。
[0085]USB FIFO芯片021通過USB接頭引線022與USB接口 023相連;USB FIFO芯片021通過RW、RD、EMPTY以及FULL引腳與EDIB總線接口模塊04相連;USB FIFO芯片021通過數(shù)據(jù)總線D0-D7與DSP控制模塊03相連。
[0086]USB FIFO芯片021包括:串行接口引擎0211、接收FIFO單元0212、發(fā)送FIFO單元0213、USB協(xié)議引擎0214和FIFO控制器0215以及電可擦寫可編程只讀存儲器EEPROM接口 0216。
[0087]USB FIFO 芯片通過 EEPROM 接口 0216 外擴(kuò)一塊 EEPR0M,EEPROM 用于存儲 USB 電壓鑒別號碼VID、產(chǎn)品鑒別號碼PID、串行碼、產(chǎn)品描述符,還用于設(shè)置USB傳輸模式、遠(yuǎn)程喚醒模式。
[0088]USB接頭引線022包括:VBUS、GND、D+、D-四根引線,其中Vbus引線向外提供電源,GND引線為地線,D+和D-引線為差分?jǐn)?shù)據(jù)線對。
[0089]本設(shè)計中的USB功能設(shè)備芯片采用FTDI公司的第二代USB FIFO芯片F(xiàn)T245BM,它在片內(nèi)集成完整的USB協(xié)議功能,并提供免費(fèi)的VCP和D2XX驅(qū)動程序,兼容USB1.1和USB2.0協(xié)議,具有塊傳輸和同步傳輸兩種傳輸方式。FT245BM是一款USB FIFO芯片,片內(nèi)具有384字節(jié)FIFO的發(fā)送緩沖器和128字節(jié)FIFO的接收緩沖器,可以將USB總線轉(zhuǎn)化為8位的處理器并口輸出。
[0090]Vbus電源電壓一般為4.75——5.25V,且每個端口的最大輸出電流一般為10mA或500mAo
[0091]USB設(shè)備既可以使用總線提供的電源,也可以使用單獨(dú)的本地電源。對于使用總線電源的USB設(shè)備,必須保證當(dāng)Vbus處于最低電壓時其仍能正常工作,這就要求在實(shí)際開發(fā)時一定要注意USB接口芯片的供電電壓。但對于那些使用本地電源的USB設(shè)備來說,就沒這個限制了,可以得到任意所需的電壓和電流。
[0092]為了保證設(shè)計模塊長期穩(wěn)定的工作,F(xiàn)T245BM采用本地電源供電,即有電路板供3.3V電壓。
[0093]DSP控制模塊03,用于實(shí)時檢測USB功能設(shè)備接口模塊02,當(dāng)檢測到USB功能設(shè)備接口模塊02接收到PC機(jī)向井下儀器下發(fā)的命令信息和/或參數(shù)時,控制USB功能設(shè)備接口模塊02將命令信息和/或參數(shù)發(fā)送給EDIB總線接口模塊04 ;還用于實(shí)時檢測EDIB總線接口模塊04,當(dāng)檢測到EDIB總線接口模塊04數(shù)據(jù)處理后的井下數(shù)據(jù)時,將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的井下數(shù)據(jù)發(fā)送給USB功能設(shè)備接口模塊02。
[0094]本發(fā)明的DSP控制模塊03選用美國TI公司的DSP芯片TMS320F2812,它是高性能的32位定點(diǎn)DSP,具有哈佛總線結(jié)構(gòu),統(tǒng)一的存儲器規(guī)劃,4M的線性程序地址,4M的線性數(shù)據(jù)地址,高效的代碼(C/C++和匯編語言)。片內(nèi)集成128KX16的Flash空間,可以反復(fù)擦寫,重復(fù)編程,用于存放程序代碼和數(shù)據(jù),在產(chǎn)品開發(fā)階段使用起來非常方便。
[0095]DSP內(nèi)部有18KX16的數(shù)據(jù)存儲空間,考慮到TMS320F2812的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲空間較小,為未來研發(fā)的更大數(shù)據(jù)量儀器保留余量,DSP外擴(kuò)了 512KX16的SRAM芯片,型號為IS61LV52116,用于存放井下傳送數(shù)據(jù)。
[0096]TMS320F2812需要兩路電源供電,3.3V提供給DSP的1/0引腳供電,1.8V給DSP的內(nèi)核供電,TMS320F2812在上電時有特殊的時序要求,TMS320F2812要求3.3V先上電,1.8V后上電,在3.3V電源到達(dá)2.5V電壓時,1.8電源不能超過0.3V,兩個電源時間差小于10ms,在兩路電源穩(wěn)定Ims的時間之后DSP的復(fù)位信號由低變高,DSP開始工作。DSP電源與復(fù)位單元選用TPS70351電源芯片。
[0097]EDIB總線接口模塊04,用于接收DSP控制模塊03發(fā)送的命令信息和/或參數(shù),對命令信息和/或參數(shù)進(jìn)行曼徹斯特編碼,并將曼徹斯特編碼后的命令信息和/或參數(shù)發(fā)送給井下儀器;還用于接收井下儀器返回的井下數(shù)據(jù),對井下數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;數(shù)據(jù)處理包括曼徹斯特解碼。
[0098]優(yōu)選地,EDIB總線接口模塊04包括:通過數(shù)據(jù)總線依次連接的現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA控制芯片041、邏輯電平轉(zhuǎn)換單元042、曼徹斯特編解碼器043、數(shù)據(jù)通道單元044 ;如圖3所示。
[0099]數(shù)據(jù)通道單元04