基于VME总线的多DSP采集处理板设计

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工 业 技 术
成像测井(imaging logging)是根据钻孔中地球物理场的观测,对井壁和井周围物体进行物理参数成像的方法。

成像测井的井下仪器采样数据量大,对电缆传输和地面系统的采集和处理提出更高要求。

本文设计了一种基于VM E总线的电缆通讯信号采集和处理板卡,应用于成像测井地面系统。

1 板卡功能概述
目前的成像测井系统,电缆通讯方式采用曼彻斯特编码,包含一个下发命令通道,3个数据上传通道。

其中一个上传的通道数据流速率分别是41.66KBPS,其余两个通道的速率是93.75KBPS。

电缆通讯信号经过几千米长的电缆传输后,衰减很严重,很难利用硬件解码的方式恢复出原始数据。

因此设计了基于高速AD和DSP的信号采集处理板,先对电缆信号进行数字化,然后利用数字滤波和软件解码技术,恢复出原始的数据。

基于V M E 总线的多D S P 信号采集处理板,是一个6U 宽度的V M E 插板,作为V M E 总线的从设备,接收VM E系统总线控制器的命令和参数,启动各个通道的采集,DSP 一边收集采样数据,一边做实时信号处理和软件解码。

2 硬件系统构成
基于VME总线的多DSP信号采集板,主要由V ME 总线接口电路、电源电路、以及3
路独立的信号采集和处理通道组成,如图1
所示。

其中每一路通道分别包括一个14位高速A DC 、一个C P L D 做时序逻辑控制、一个ADSP21060做信号处理、一个双口RAM负责与VME系统的主控板通讯。

为了方便板卡的诊断和测试,在第一通道的DSP外围扩展一个DAC,用于产生测试信号,分别通过多路开关接到各个通道A D C 输入。

2.1VME 接口
V M E 的接口采用A l t e r a 的E P M 7512C P L D 实现,完成总线地址的译码。

V M E 板卡以A32/D16 Slave方式工作,VME总线的基地址设为0xE0000000。

CPLD将3个通道的双口R A M 映射到V M E 地址空间,这样V M E 系统控制器就能通过D P R A M 与各个通道的D S P 进行通讯。

2.2ADSP21060的结构与特点
ADSP21060采用超级哈佛结构,因此也称SHARC(SuperHarvard Architecture Computer)DSP。

具有32位单精度IEEE浮点处理器内核;运算速度为40MIPS,浮点运算峰值为120MFLOPS;单周期运算指令,可实现零等待的循环和跳转。

各个通道的DSP通过一个32K X 16 的双口RA M(ID T70V27),与VM E系统控制器通讯。

DS P在VM E系统控制器的控制下,进行数据采集。

在每次采集前,系统控制器会将采集数据的长度发给DSP,DSP然后启动ADC ,当采样数据满足512后,进行一次滤
基于V M E 总线的多D S P 采集处理板设计①
李敏
(中海油田服务股份有限公司油田技术事业部 河北三河 065201)
摘 要:成像测井是石油勘探的一种重要的方法,采集数据量大,实时性要求高,系统复杂度增大,常规的单DSP系统很难胜任。

设计了基于VME总线的数据采集板卡,采用3片SHARC DSP和ADC完成3个电缆通讯通道的数据采集和实时处理,并通过各通道的双口RAM与VME 系统的主控进行数据交换,利用CPLD实现ADC的控制,以及与DSP的接口。

关键词:VME总线 DSP 信号采集 双口RAM CPLD 中图分类号:TP 2文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(b)-0070-01
波,然后进行软件解码。

如果解码得到的数据小于预设的长度,继续采集并解码。

2.3A/D 芯片以及CPLD 控制电路
信号采集AD C采用AD I的AD 9243高速数模转换器,转换精度14位,采样率最高3Msps,输入范围0～5V。

实际输入的电缆信号范围是±1V,信号先经过单位增益的运放缓冲,再经过电平移位,使得输出信号幅度位于0～5V范围,保证ADC的采集精度。

3 系统软件设计
数据采集卡的实时系统控制软件采用模块化的设计方法,包括:DSP初始化模块、采样控制、D S P 数据处理部分以及D S P 与V M E 系统控制器的通信。

采集卡启动时,D S P 通过B O O T L O A D E R 将存储在F L A S H 中的程序代码转移到R A M 中运行,然后等待V M E 系统控制器的采集命令,由DS P完成对数据的采集和处理。

处理后的数据存放在双口RAM中,然后D SP 用中断通知V M E 系统控制器。

4 结语
本文介绍了一种基于V M E 总线的多DSP数据采集系统方案,在DSP处理器控制下利用高速A/D芯片完成多路信号的并行采集工作,采集后的数据可以进行实时处理与传输。

经过实际测试验证,完全能够满足成像测井地面系统对数据采集和处理的要求。

参考文献
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计[M].北京:电子工业出版社,2004.
①作者简介:李敏(1975,8—),男,陕西汉中人,系统工程师,学历:硕士,研究方向:石油测井地面数据采集系统开发。

图1 板卡功能框图
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