基于FPGA的ELIS井下仪器总线控制器的设计

李 谦，周建琼，张菊茜

(中海油田服务有限公司油田事业部 河北 三河 065201)

0 引 言

在国内测井行业中，中海油田服务股份有限公司的 ELIS( Enhanced Logging Imaging System)成像测井系统从推出到现在，日趋完善，在业界获得很高的评价与认可。 ELIS系统的井下测井装备总线采用了4组信号线实现数据通讯的全双工操作，这4对信号线分别是 CMD、 M2、 M5和 M7通道，其中 CMD是下行命令通道，其传输速率为20.83 kbps； M2为上行数据通道，传输速率为41.67 kbps； M5和M7也是上行数据通道，其传输速率均为93.75 kbps。在具体实现时，采用成熟的编解码芯片设计，其中 CMD和 M2通道的采用 Intersil公司的 HD6408实现，M5和 M7通道则采用 Intersil公司的 HD6409实现[1]。

在实际工程中，采用成熟的编解码芯片来实现上述功能，电路设计复杂，电路板面积大，成本高，且灵活性不够。 随着技术的不断发展，可以将现场可编程门阵列(FPGA)技术应用于 ELIS系列井下仪器总线的编码解码中[2]，以取代1片 HD6408和2片 HD6409。

1 ELIS井下仪器总线通道的帧格式及数据形式

CMD通道和M2通道采用标准的MIL-STD-1553B总线[3]，只是传输速率不同，其帧格式的特点如下：

1)帧结构由命令或数据同步头、数据体和校验位组成；

2)命令同步字电平信号为先高后低，数据同步字电平信号为先低后高，其高低电平持续时间均为1.5个数据发送周期；

3)数据体由16位数据组成，高位在前，采用标准曼彻斯特码编码模式，数据‘1’电平信号由高到底的跳变，数据‘0’电平信号由低到高跳变；

4)帧结构的最后一位为校验位，ELIS的井下测井装备总线中为用奇校验。

M5和M7通道的传输格式相同，但与M2通道有所不同，其帧格式的特点如下：