[发明专利]一种用于随钻测量仪器的总线编解码装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于随钻测量仪器的总线编解码装置及方法，其编解码装置包括变压器电路、编码电路、解码电路和单片机；编码电路连接在变压器电路与单片机之间，单片机的两个IO口产生两路相位相反的方波输出到编码电路；解码电路连接在变压器电路与单片机之间，总线信号在经过变压器电路后，再经过解码电路，输出连接到单片机。本发明通过使用耐高温的单片机进行1553B总线信号的编解码，解决了现有随钻测量仪器在高温下进行总线通讯的问题。

技术领域

本发明属于石油钻井随钻测量仪器领域，尤其涉及一种用于随钻测量仪器的总线编解码装置及方法。

背景技术

MIL-STD-1553B总线是“飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线”的代称，为美国军用标准，具有通信效率高、可靠性高等特点。在石油随钻测量仪器中，也大量使用这种总线技术。以往的系统中，一般采用专用的曼侧斯特码编码解码芯片HD15530来实现1553B总线的编码解码功能，也有部分使用FPGA芯片实现编解码功能的电路。现有编解码技术的缺点是无法用于超过芯片工作温度情况，而HD15530的工作温度为125℃。石油钻井过程中某些井底温度超过150℃，因此需要采用新的方法实现1553B总线信号的编解码。

发明内容

本发明提供一种用于随钻测量仪器的总线编解码装置及方法，通过使用耐高温的单片机进行1553B总线信号的编解码，解决了现有随钻测量仪器在高温下进行总线通讯的问题。

本发明编解码装置采用如下技术方案来实现：一种用于随钻测量仪器的总线编解码装置，包括变压器电路、编码电路、解码电路和单片机；编码电路连接在变压器电路与单片机之间，单片机的两个IO口产生两路相位相反的方波输出到编码电路；解码电路连接在变压器电路与单片机之间，总线信号在经过变压器电路后，再经过解码电路，输出连接到单片机。

优选地，所述编码电路包括场效应管，场效应管的漏极为编码电路的输入端，漏极与源极之间设有稳压二极管，栅极与极性电容连接后作为编码电路的输出端，源极接场效应管的工作电压，源极与栅极之间设有电阻。

优选地，所述解码电路包括双路差动比较器；双路差动比较器的输入端与变压器电路连接，输出端与单片机连接。

优选地，所述双路差动比较器通过测量总线信号上升沿、下降沿之间的时间，分别计算出高电平时间th和低电平时间tl，根据高电平时间th和低电平时间tl的关系计算是否同步头，以及每一个周期内的bit位。

本发明编解码方法基于上述用于随钻测量仪器的总线编解码装置，编码过程包括如下步骤：

(1)将单片机的两个IO口OC1和OC2都设置为PWM模式，Timer3产生时间为T的时基；

(2)Timer3每次中断后设置OCXRS，下一个TyIF到达时，OCXRS将写入OCXR；

(3)关于PWM的设置和精度计算：

时钟周期T设置：T＝1/1553信号频率；Timer3预分频比设置：1:1；Timer3周期设置：PR3＝T/2；

(4)OC1与总线信号同相；OC2与总线信号反相；

(5)输出比较的值为0000或者FFFF，利用PWM的RS双缓冲，同时产生下降沿，时钟由Timer3控制；

解码电路将输出连接到单片机的IC1、IC2引脚，解码过程包括如下步骤：

(1)IC1与总线信号输入反相；IC2与总线信号输入同相；

(2)Timer2作为时基，设置周期为25T，大于一帧信号长度；

(3)IC1、IC2初始化为捕捉下降沿，当第一个下降沿被捕获时，启动Timer2；