[发明专利]用于地球物理勘探的RS485高效长距离数据传输系统及方法

摘要

本发明提供一种用于地球物理勘探的RS485高效长距离数据传输系统，包括设置在各个采集站内的下行输入RS485接口、下行输出RS485接口、上行输入RS485接口、上行输出RS485接口、FPGA和A/D变换芯片，所述下行输入RS485接口、下行输出RS485接口和FPGA构成下行命令传输通道，所述上行输入RS485接口、上行输出RS485接口和FPGA构成上行数据传输通道。本发明还提供一种用于地球物理勘探的RS485高效长距离数据传输系统的传输方法。本发明为地震勘探数据传输系统设计提供了一种有效途径；同时利用RS485传输速率的可控性，为地震勘探仪器系统提供了一种有效的低功耗模式，可大大增加勘探仪器的野外待机时间，对提高野外作业效率具有重要意义。

主权项

一种用于地球物理勘探的RS485高效长距离数据传输系统的传输方法，该系统包括设置在各个采集站内的下行输入RS485接口、下行输出RS485接口、上行输入RS485接口、上行输出RS485接口、FPGA和A/D变换芯片，所述下行输入RS485接口、下行输出RS485接口和FPGA构成下行命令传输通道，所述上行输入RS485接口、上行输出RS485接口和FPGA构成上行数据传输通道；所述FPGA内设有下行输入RS驱动模块、下行输出RS驱动模块、上行输入RS驱动模块、上行输出RS驱动模块、下行多路开关、上行多路开关、下行转发缓存模块、上行转发缓存模块、8B/10B解码模块、8B/10B编码模块、本地命令缓存模块、命令解析模块、时钟模块、ADC输出驱动模块和本地数据缓存模块；所述下行输入RS485接口的输出端通过下行输入RS驱动模块分别与下行转发缓存模块和8B/10B解码模块的输入端连接，所述下行转发缓存模块的输出端通过下行输出RS驱动模块与下行输出RS485接口的输入端连接，所述下行输出RS485接口的输出端与下级采集站连接，所述8B/10B解码模块的输出端通过本地命令缓存模块和命令解析模块与时钟模块的输入端连接，所述时钟模块的输出端通过下行多路开关分别与下行输入RS驱动模块和下行输出RS驱动模块的输入端连接，所述时钟模块的输出端通过上行多路开关分别与上行输入RS驱动模块和上行输出RS驱动模块的输入端连接；所述上行输入RS485接口的输出端通过上行输入RS驱动模块与上行转发缓存模块的输入端连接，所述上行转发缓存模块的输出端通过上行输出RS驱动模块与上行输出RS485接口的输入端连接，所述A/D变换芯片的输出端通过ADC输出驱动模块与本地数据缓存模块的输入端连接，所述本地数据缓存模块的输出端通过8B/10B编码模块和上行输出RS驱动模块与上行输出RS485接口的输入端连接，所述上行输出RS485接口的输出端与上级采集站连接；其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）系统上电时，下行命令传输通道和上行数据传输通道均处于低速率模式，等待系统发送通道判定命令；通道判定后，下行命令传输通道仍为低速率模式，负责用户配置命令的下发，上行数据传输通道进入高速率模式，负责采集数据的上传；（2）用户配置命令通过下行命令传输通道的下行输入RS485接口到达下行输入RS驱动模块进行解码；下行输入RS驱动模块将解出的10‑bit命令发送给8B/10B解码模块，8B/10B解码模块将10‑bit命令转换成8‑bit命令，并发送给本地命令缓存模块进行缓存；（3）命令解析模块对本地命令缓存模块缓存的命令进行解析，当解析到低功耗命令时，通知时钟模块将上行输入RS驱动模块和上行输出RS驱动模块的驱动时钟由高速更改为低速，使上行数据传输通道进入低速率模式；当解析到脱离低功耗命令时，通知时钟模块将上行输入RS驱动模块和上行输出RS驱动模块的驱动时钟由低速更改为高速，使上行数据传输通道再次进入高速率模式；（4）下行输入RS驱动模块将解出的10‑bit命令发送给8B/10B解码模块的同时，也发送给下行转发缓存模块，经由下行输出RS驱动模块和下行输出RS485接口转发给下级采集站；（5）下级采集站发送过来的数据经由上行输入RS485接口和上行输入RS驱动模块到达上行转发缓存模块，再经由上行输出RS驱动模块和上行输出RS485接口转发给上级采集站；本地数据缓存模块对本地ADC变换得到的数据进行缓存，并发送给8B/10B编码模块；8B/10B编码模块将8‑bit数据转换成10‑bit数据，并发送给上行输出RS驱动模块；上行输出RS驱动模块按照特定RS485帧协议构建本地帧，并通过上行输出RS485接口发送给上级采集站。