[实用新型]基于Nios软核CPU的连斜数据采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在FPGA芯片中集成Nios软核CPU和RS232串口，实现井下连斜数据采集的基于Nios软核CPU的连斜数据采集装置。

背景技术

石油测井领域井下连斜数据是测井数据的一部分，主要用于测量井斜方位和井斜角，用以提供井眼状况。目前在测井领域通常采用专门仪器，使用独立的CPU，完成连续测斜数据的采集功能。这样就造成资源浪费和成本增加，不利于系统集成，降低系统可靠性。为此我们将连斜数据采集功能集成到电缆传输短节中，通过构造RS232接口，由集成在FPGA中的Nios软核CPU进行采集。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在电缆传输短节中利用在FPGA芯片中集成Nios软核CPU和RS232串口，实现井下连斜数据采集的基于Nios软核的连斜数据采集装置，其目的是通过该装置可以大大提高系统集成度和可靠性，降低硬件复杂度和成本。

本实用新型所述的基于Nios软核的连斜数据采集装置，包括一个FPGA芯片，一个连斜数据测量探头和一个连斜数据采集模块，FPGA芯片中包括一个双口RAM，一个Nios软核CPU，一个RS232接口电路，双口RAM一端与主控CPU连接，另一端与Nios软核CPU连接，Nios软核CPU与RS232接口电路连接，RS232接口电路与连斜数据测量探头的RS232串行总线连接，连斜数据测量探头的RS232串行总线连接连斜数据测量探头，连斜数据采集模块与Nios软核CPU相连。

FPGA硬件电路是选用的Altera公司的Cyclone飓风系列芯片，虽然只有一个芯片，但其中却集成了很多电路用以完成连斜数据的采集功能。

Altera公司的Nios软核嵌入式处理器是一种可特许的通用RISCCPU，也就是说，Altera公司以IP核的方式将它提供给设计者。基于Nios软核的连斜数据采集装置便是嵌入式技术与数据采集技术结合的产物。它是利用井下数据传输短节中的FPGA芯片，构造RS232串口，并使用嵌入式的NIOS软核，对由RS232串口来的连斜探头数据进行采集。这样可以省去原来独立的连斜仪器，大大提高了系统的集成度。

连斜数据采集功能控制软件，由Nios软核CPU完成。由于连斜数据总共28个字节，其软件实现的步骤如下：

a)主程序等待RS232串口中断。中断到达，串口(UART)数据采集模块开始，关串口中断。

b)判断UART计数器是否等于0。

c)如果UART计数器等于0，开始接收数据头。然后判断接收到的数据头是否为0xffff。如果是，将0xffff存入内部缓存区，同时将UART计数器置为26。完成上述工作后，跳出循环，等待下一次中断。如果数据头不是0xffff，直接跳出循环，等待下一次中断。d)如果UART计数器不等于0，UART计数器先减1。然后存储串口数据到内部缓存区。接着判断UART计数器是否等于0。如果为0，说明28字节的串行数据接收完毕，将内部缓存区的数据移送到双口RAM，然后跳出循环，等待下一次中断；如果不为0，直接跳出循环，等待下一次中断。

附图说明

图1是本发明硬件结构的方框图。

图2是井下连斜数据采集程序。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的基于Nios软核CPU的连斜数据采集装置包括一个FPGA芯片1，一个连斜数据测量探头2，一个连斜数据采集模块，FPGA芯片1中集成包括：一个双口RAM11，一个Nios软核CPU12，一个RS232接口电路13，双口RAM11一端连接Nios软核CPU12，另一端和上位主机CPU连接，Nios软核CPU12通过连斜数据采集模块控制连接的RS232接口电路13，RS232接口电路13连接连斜数据测量探头2的RS232串行总线，连斜数据测量探头2连接RS232串行总线，连斜数据测量探头2用来采集传感器送来的模拟信号，DA转换后再处理成RS232串行格式进行发送。

图2是由Nios软核CPU执行的井下连斜数据采集控制软件程序。步骤21是主程序等待RS232串口中断。中断到达，步骤22进入串口(UART)数据采集模块，接着步骤23关串口中断。步骤24判断UART计数器是否等于0。