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随着测井技术的发展,各种井下仪器上传的数据量越来越大,导致利用RS-232串行接口来传输由井下仪器上传的数据时,经常会出现“瓶颈”问题。32臂井径仪是由我国自行开发的测井仪器,目前市场上针对此仪器的数控产品缺乏,故针对32臂井径仪开发设计一个以USB为数据传输接口,用MUC实现测井信号处理的地面接口系统,对于国内使用32臂井径仪的企业来说,具有一定的实用价值。
本设计选用Cygnal公司内置USB接口(符合USB2.0协议)的高性能微处理器芯片C8051F320。整个硬件部分是单片机应用系统的开发,仅需要外加输入信号处理电路就可实现。这在一定层次上缩小了本接口系统的体积,降低了成本,并符合产品快速开发的原则。
软件设计部分包括了固件程序设计、主机驱动程序设计和曼彻斯特码解码程序设计。本系统将固件设计成全中断驱动的方式,MCU做它的前台事务时,USB传输在后台进行处理。驱动程序是通过Diver Studio生成向导来产生一个USB设备驱动程序的基本框架,然后在这个框架结构中添加自己需要的功能代码来实现USB设备所要实现的功能。曼彻斯特码解码是从曼彻斯特码数据中提取时钟,并利用这个时钟还原二进制数据的过程。这个过程可以分为识别同步头、提取数据信息2个阶段。传统的曼彻斯特码的解码一般采用专用芯片电路实现,数据的串/并转换和信号的合成都通过硬件电路实现,导致电路复杂,系统成本提高。本系统在不影响微处理器完成其它处理任务的情况下,采用微处理器和软件编程的方法来实现曼彻斯特Ⅱ码的解码。这对于目前以硬件为主要手段的现状来说,具有实际意义。
通过井上的现场信号测试,本系统能够实现信号的处理与传输,有效地完成了既定目标,同时也说明所设计的地面接口系统具有一定的实用价值。