基于總線方式的鉆井模擬器設計

五類最小單元在結構上有很多相似之處，其最大的特點就是所有數據傳輸都是在一條RS485總線上完成，每個單元都設計成可拔插的模塊形式，便于安裝、拆卸和功能之間的替換，這也是總線的優勢所在。

2. 以太網總線設計

與RS485總線相似，以太網總線^[5～6]除具備RS485總線的所有優點外，還具有高數據傳輸率、高穩定性、傳輸距離長和接口靈活等優點。鉆井模擬器工作的實時性，主要由數據傳輸率和數據處理能力來體現。針對以上兩個要求，主控制器選擇具有兩個獨立的增強型USART和內部嵌入以太網控制器模塊^[7]的單片機。單片機完全實現介質訪問控制和物理層收發器模塊。只需使用兩個脈沖變壓器^[5～6]和一些無源元件就可以將單片機直接與以太網相連。它符合以太網模塊IEEE 802.3中所有關于雙絞線網絡10-BaseT連接的規定。它在內部實現了一些數據包過濾機制，用以限制傳入的數據包。它還提供了一個用于實現快速數據吞吐的內置DMA模塊，以及硬件IP校驗和計算。另外還提供了兩個用于指示鏈路和網絡活動的LED輸出。

主控制器中一個USART與RS485接口連接，用于模塊內部通訊，以太網通過變壓器和雙絞線連接于交換機上，將模塊內部的RS485總線采集到的數據打包發送給教師控制臺進行分析處理，并將教師控制臺返回的數據包按地址分配給各最小單元執行相應操作。每個模塊內置主控制器的目的在于分任務完成來自教師控制臺的數據包處理，這樣可以很大程度地分擔教師控制臺的數據處理量，提高數據處理能力，加之以太網的高速、穩定的數據傳輸特性，在實現鉆井模擬器的實時、穩定運行提供了可靠的硬件保障。

二、結束語

在鉆井模擬器模塊內部有一套RS485總線完成最小單元數據的采集和控制，在模塊與教師控制臺之間又有一套以太網總線完成數據交換，這樣所形成的鉆井模擬器的雙總線控制系統可簡化電氣部分結構，減小教師控制臺數據處理負擔，提高鉆井模擬器工作的穩定性和實時性，具有較高的實用價值。

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