摘要：针对石油测井仪器须将地下传感器发送的不同数量级信号进行辨认并康复原始数值，然后便利地上剖析地下状况，本文介绍了一种依据FPGA和DSP的石油测井操控体系的软硬件规划与完结的新办法，选用FPGA芯片EP1C6T144C8进行首要时序操控，DSP做算法运算，不依托GPIO而用数据总线来操控扩大形式位。调试以及现场实验成果表明，该体系可以准确的完结对整支测井仪器的操控，而且康复原始数据。
关键词：EP1C6T144C8；数据总线；FPGA；DSP；GPIO
跟着测井技术的日益开展，针对地质结构的复杂性，以及传感器收集信号数量级的差异，对测井仪器实时性，可靠性以及运算速度要求的不断提高，为了可以实时准确的完结整只测井仪器的操控以及原始数据的康复，本研讨运用FPGA和DSP为首要芯片规划完结了测井操控体系。本研讨选用数据总线和地址总线一起传输扩大倍数状况位，然后节省了DSP有限的外部接口，经验证该办法稳定性的完结了数据的康复和硬件的简化。
1 方案规划
统筹本体系的处理速度以及功耗与扩展需求，本体系选用ALTERA公司的Cyclone系列EP1C6T144C8型FPGA作为本体系的首要逻辑操控器，该芯片彻底可以合适测井体系的处理速度，功耗和扩展性彻底满意体系需求。
针对石油测井仪器收集端收集的数据有不同的扩大倍数，FPGA和DSP数据处理端要依据不同的扩大倍数康复原始数据，因为FPGA的GPIO接口有限，EP1C6T144C8有70个I／O，DSP芯片TMS320F28335地址线20根，数据总线16根，片选信号3个，写和读使能3个，XREADY信号1个，XCLO CKOUT时钟1个，FPGA要发生的操控信号16个，跑马灯信号6个，加起来还剩4个I／O，即用于扩大倍数位的I／O不行，为了到达收集速率要求和简化电路要求，故选用数据总线和地址总线一起传输扩大倍数状况位，然后节省了DSP有限的外部接口，以至于但是彻底抛弃GPIO接口的运用。
2 体系硬件规划
整个体系以FPGA为逻辑时序操控芯片，DSP为算法运算芯片，首要有3个模块组成，包含DSP和FPGA模块，电源模块，CAN收发模块。体系详细构成如图1所示。
2．1 操控信号硬件规划
体系由FPGA发生测井仪器的操控信号，包含扫描形式信号，复位信号，收集时钟信号，三电平操控信号等。操控信号硬件规划如图2所示。
其间多路开关芯片为HI1—5051，该芯片有+15 V和-15 V电平，经过control3和control4来操控多路开关的开和关，然后输出所需求的三电平，完结命令字的发送。扩大器由两个三极管2N2222组成，由control1和control2操控基极的输入，然后操控开断，生成所需求的updata go信号，一起updatago也承载着由接口输入的数据，连着三极管的集电极，经过比较器LM111，输入到FPGA进行处理。
2．2 扩大倍数运算硬件规划
体系由DSP进行算术运算，由FPGA将数据传入DSP，核算出测井仪器不同数据的扩大倍数，并发送到FPGA，由FPGA按必定时钟发送到下一短节进行辨认，然后操控测井仪器的准确动作。原电路由DSP发生不同的扩大倍数，分由GPIO的逻辑1或0来发送到FPGA，依据不同的GPIO口界说不同的扩大倍数然后完结下发。当扩大倍数过多时，FPGA的GPIO口就不行用了，为了削减GPIO口资源的糟蹋，本体系选用直接由数据总线发送，这样既削减了资源糟蹋，又提高了发送功率。
扩大倍数运算硬件规划如图3所示。
其间写RAM中寄存数据，RAM用的是双端口RAM，由数据总线，地址总线，写使能，读使能和写时钟，读时钟等信号组成。读RAM中寄存由DSP运算得出的扩大倍数，经过片选信号和读、写使能信号操控数据的传输。本体系中／xzcs6操控写片选，即由FPGA写入DSP的数据存在／xz cs6片选的存储映射区域。／xzcs7操控读片选，即DSP下传的扩大倍数寄存在DSP中由／xzcs7片选的存储映射区域。
2．3 CAN总线硬件规划
在C28X DSP忠运用的增强型操控器区域网络(eCAN)模块与现行的CAN2．0规范兼容。它可运用已拟定的协议在存在电子噪声的环境中与其他操控器进行串行通讯。凭借32个彻底可装备的邮箱和事情标志(time-stamping)特性，eCAN模块供给了一种具有通用性和鲁棒性的串行通讯接口。
体系除了核算扩大倍数，还要将由井底传过来的数据上传到地上核算机进行地况估量，该体系用CAN总线传输数据，CAN总线硬件规划如图4所示。
该体系CAN传输速率为800K，由三电平的命令字决议传输数据形式。
3 体系软件完结
3．1 DSP软件完结
DSP把FPGA写过来的数据进行剖析，然后判别出数据实践扩大倍数，进行复原，然后再将扩大倍数发送到FPGA，详细步骤如下：
1)依据数据的扩大倍数位，判别数据实践数值，将6个极板数据进行复原均匀，算得均匀值；
2)与门限比较，得出详细扩大倍数，并写入到XZCS7片选映射存储区域内；
3)将传感器数据经过CAN发送到上位机；
这样就将扩大倍数存起来，当WE和XZCS7一起使能时，按FPGA的读时钟经过数据总线写入到FPGA中。这样就省去了不同扩大倍数由不同的GPIO操控的费事。
3．2 FPGA软件完结
经调试，体系操控和数据传输都完美完结，现只将扩大倍数的构成时序写出，如图5所示。
写使能信号WE和片选信号XZCS7一起决议扩大倍数是否从DSP发送到FPGA，其间DADDR是地址，因为FPGA还要将扩大倍数发送到位移位存储总线寄存器CD4094中所存，其间D味锁存端，START为CD4094的数据输入，即扩大倍数，CLK为锁存时钟。
4 体系验证与定论
整支仪器拼装完结后，进行联调，不同的传感器和不同的扩大倍数，该体系都完好的准确的将数据康复出来，而且传到上位机，上位机成果如图6所示。
数据首位表明不同的扩大倍数，其间2表明扩大2倍，RawView为原始数据。2E66代表4 V，与实验所加电压完美对应。对每个扩大倍数都做了实验，成果令人欢喜。
5 结束语
文中论述了由FPGA和DSP选用数据总线传输扩大倍数的办法，完结了石油测井体系扩大倍数的发送和原始数据的康复。
