基于DSP和FPGA的油田測井系統總線通信接口設計

圖1 DSP和FPGA連接示意圖

DSP模塊主要完成兩個功能：把1553B總線來的數據轉換成CAN總線的幀結構，或者相反；把1553B總線來的命令解析，轉換成CAN總線系統的命令并組成CAN的幀結構發送。具體過程：DSP根據XA的狀態分兩次將經過18變16位轉換模塊變成的18位數據讀入，經DSP總線協議轉換模塊按照井下儀器通訊協議處理后的數據，通過DSP內嵌的CAN總線控制模塊中的CAN7r)(，CANRX接口送給工控機對井下儀器進行控制。同時DSP根據接收到的命令。讀取井下儀器通過CAN總線模塊傳輸來的采集信息并按照總線通訊協議處理為16位數據送給FPGA．這種通過DSP與FPGA共同實現總線協議的方法，呵以在接收完1553B總線數據后直接觸發總線轉換程序，從而減少單獨采用1553B協議芯片時對DSP的數據中斷請求時間，更好地滿足了控制系統的實時性要求。

1.4 CAN總線模塊

CAN總線模塊由DSP內嵌的總線控制模塊、收發器SN65HVD231Q和高速光耦HCPL5601組成。TM$320F2812巾內嵌的CAN總線控制模塊手要由CAN協議內核和消息控制器構成。CAN協議內核主要完成把從n)GA讀入的總線消息解碼并向接收緩沖發送解碼后的消息，同時根據CAN總線協議向CAN總線上發送消息；消息控制器決定接收到消息的取舍，如果描述符通過驗收濾波器。CAN控制器將CAN總線上的描述場和數據場順序存人奪的緩存器中，并向DSP發送中斷請求，DSP響應中斷，把CAN緩存器中的數據取出。

2 軟件設計及實現

由于1553B和CAN總線不但幀結構不同。命令體系不一樣。而凡不問的1553B與CAN總線之問的轉換方法也是不一樣的．因此1553B與CAN總線之間的轉換不僅僅是幀結構的轉換，還涉及到兩個系統之間命令的解析，所以需要采用更加靈活的軟件方式來實現這兩種總線的轉換。在整個通訊接口系統實現中面臨的最大問題就是通訊的實時性和緩沖數據管理，軟件設計中采用中斷源優先級控制機制，不同的中斷源設置不同的中斷等級，以滿足系統對實時性的要求。接口電路的軟件設計采用C語言進行編程，采用模塊化結構和子程序嵌套方式。便于程序的編制、修改、擴充以及連調等。FPGA采用Verilog HDI．語言，實現編解碼和1553B總線協議處理。其主程序流程圖見圖2。

圖2 主程序流程圖

本設計在TI的TM$320F2812和actel公司生產的PmASIC3系列芯片(A3P125)&進行r實現。該編解碼器及協議控制器共I與用FPGA256個邏輯單元，占總邏輯資源的6．8％，這有利于今后對其進行完善和功能的添加。其輸入時鐘為48MHz，數據速率為1MHz。

3 結語

本設計利用FPGA高鏹度，結構靈活，設汁時間短和可編程的優點，實現了對1553B信廿的獨證處理，再加卜TI公司2000系列DSP豐富的YO接口和較普通單片機更快的處理速度．實現，對F．PGA的控制管理，完成了1553B總線與Can總線的通信，滿足了測井儀器的數據通訊要求．系統的集成度提高，擴展能力增強，順利通過了某油田測井系統的實驗測試并對其它數據通信總線互聯提供了先進的方法，具有相當普遍的實用意義。