USB2.0技术在便携式测试系统中的应用.docVIP

USB2.0技术在便携式测试系统中的应用 　　【摘 要】介绍了一种基于USB技术的便携式石油测井测试系统的设计，详细阐述了该测试系统的USB接口开发的方法数据通信过程。该系统使用DSP和FPGA的硬件架构，完成了测井数据的获取和格式转换，并利用USB控制芯片FT245BL实现了测井仪器与PC机之间的通信，实验结果表明该测试系统很好的满足了实验室仪器调试的需要。 　　【关键词】USB技术；测试系统；DSP；FT245BL 　　Application of USB2.0 in Portable Test System 　　WANG Wen-liang QIU Ao 　　（Well- Tech RD Institute COSL， Sanhe Hebei 065201） 　　【Abstract】This paper introduced a logging tools test system based on USB technology and elaborated design methods of USB interface and data communication. The system realized the logging data acquisition and data formation conversion by using DSP and FPGA technology， and completed the data communication between logging tools and PC. The experiment results shows that the test system meet the needs of laboratory debugging. 　　【Key words】USB technology；Test system； DSP；FT245BL 　　0 引言 　　随着大规模集成电路和计算机技术的迅速发展，数字技术渗透到各个技术领域，以此为基础的各种装置层出不穷，传统的外设一般基于PCI总线、PC-232总线或USB总线。USB总线的即插即用、真正的热插拔、可总线供电、高性能和系统造价低等一系列优点使得USB接口得到了广泛的应用[1]。 　　本文介绍了基于USB技术的便携式石油测井测试系统，该系统可用于对测井仪器进行实验室测试、维修，保养。通常，也可以在新测井仪器研发阶段用于调试。一般来说，石油测井系统包括地面采集系统、长距离井下电缆、井下辅助通信设备和测井仪器。当需要对测井仪器进行测试、检修时，需要整个测井系统，缺一不可。而通过该便携式测试系统，就可以直接对测井仪器直接进行控制、数据通信和测试，省去了地面采集系统和井下电缆等设备，节省了设备资源。 　　1 系统结构和工作原理 　　该测试系统模拟油田井场测井作业，实时给测井仪器发送指令，并接收测井仪器的信号数据，并将数据通过USB接口输出到PC机，通过PC机的控制软件显示、存储采集数据测试，用于测井仪器的研发，实验室模拟调试。该测试系统主要有三个部分组成： USB2.0传输接口、DSP控制单元和测井总线接口单元，其总体框图如图1所示。 　　图1 测试系统总体框图 　　USB传输接口采用FTDI公司的第二代USB FIFO芯片FT245BM，它在片内集成完整的USB协议功能，控制单元主要采用DSP芯片TMS320F2812实现，控制逻辑电路在FPGA中完成。测井设备中线接口采用EDIB总线，该总线是中海油田服务股份有限公司自主研制的一种井下测井仪器总线，该总线采用主从结构，可以同时挂接多种测井仪器。 　　测试系统的工作流程是：PC机通过USB接口发送测井仪器命令，DSP控制单元对USB2.0功能设备接口进行实时检测，当检测到PC机有命令下发时，对下发的命令数据及参数进行曼切斯特编码，发给井下仪器。当井下仪器要传送数据给PC机时，DSP控制单元对EDIB总线通道进行检测，将检测到的数据进行曼切斯特解码，并将解码后的数据打包通过USB2.0接口传给PC机。PC机通过仪器测试软件来检测井下仪器的各种功能。 　　2 USB接口单元与控制电路设计 　　在USB数据传输通信中，分USB主机设备和USB功能设备，USB系统的数据和命令的传输都是有USB主机来启动的，在整个数据通信中占主导地位，在同一时刻USB系统中只存在一个USB主机。USB功能设备通常是一个独立的外部设备，可以和USB主机进行数据和控制信息的交互，并未主机提供额外的功能，每个USB设备内部都包含有描述器功能和资源需求的配置信息[2]。对于我们的测试系统来说，PC机是USB主机设备，测试系统是USB功能设备。 　　FT245