测井网络通信终端的设计与实现

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近些年来,计算机网络正推动着测井数据的传输技术朝网络化方向发展。随着成像测井仪器的研制和投入使用,测井数据量的不断增加,以及测井作业的恶劣环境,这也为研究和开发一种效率高,可靠性好,通用性强的测井网络传输系统提出了更高要求。本文将嵌入式技术应用在测井传输系统中,将测井仪器通过以太网接入到测井传输网络,直至接入Internet,地面的主机可以与下井的每个测井仪器建立一个网络连接进行通讯,从而实现最大限度的共享测井数据,提高信息实时处理的能力。测井通信终端除了实现测井仪器与地面主机之间数据传输,测井仪器与井下遥传仪器之间网络时间同步的主要功能外,同时还要求通信终端可工作在高温高压的井下环境。本文基于上述目标,深入了解目前测井技术的发展现状,结合嵌入式系统的特点,详细介绍了以太网技术的相关知识,设计了以ARM处理器和FPGA为硬件平台;利用10BASE2接口的以太网技术和TCP/IP协议栈实现测井数据传输的系统整体设计方案。其中主要内容包括以下方面:1.系统架构方面,本文详细分析了系统设计的功能要求,设计了符合测井环境的系统总体结构。2.硬件平台设计方面,本文着重考虑了井下恶劣环境对系统性能的影响,本文选用了TI公司生产的一款基于ARM7内核的TMS470R1VF48C处理器,并且完成了各个功能模块的硬件设计和调试。3.软件平台方面,本文移植了μC/OS-II操作系统,分析了中断处理过程。在操作系统的基础上,完成了TCP/IP协议栈LwIP的移植。编写了底层网络驱动函数。4.应用层业务方面,本文研究分析了网络时间同步管理协议,详细阐述了基于TCP的数据传输模块和基于UDP的时间同步管理模块的实现过程,完成了时间戳的FPGA程序设计。最后对设计进行了软硬件测试,结果表明,本文设计达到了测井传输系统的要求。
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