CN102355326A - 单芯数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单芯数据传输方法，该单芯数据传输方法包括以下步骤：1)数据通信主机通过总线向井下从机发送命令；2)井下从机接收到来自数据通信主机所发送的命令后执行数据通信主机所发送的命令或向数据通信主机发送数据。本发明提供了一种传输速率高、传输正确率高以及传输过程方便简单的单芯数据传输方法。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，涉及一种在勘探测井等领域中井下仪器各部分之间或与外部通讯的方法，尤其涉及一种单芯数据传输方法。
背景技术
在勘探测井过程中，成像测井对油井同一层面进行多方位测量，获得直观准确的测井资料，更容易了解井下环境状况，给测井解释人员带来很大地方便。但是成像测井在成像时，由于在同一层面上，需要多方位测量，所有数据都需要传送输，传输的数据量较大，给数据传输带来很大的不便。
如果需要一次性测量多种仪器类型，有较多的参数时，就需要将仪器挂接在一起，同时下井，这样就可以给测井人员带来很大的方便。在设计上，就需要一种可以将许多测井仪器挂接在一起的数据通讯协议，而这个通讯协议将要有很高的通讯准确度，和较高的通讯波特率。
井下仪与井下仪之间连接时，也要简单可靠。若各个井下仪之间靠多芯接头连接，存在连接点多，机械结构复杂，仪器接头长等不足之处。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种传输速率高、传输正确率高以及传输过程方便简单的单芯数据传输方法。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种单芯数据传输方法，其特殊之处在于：所述单芯数据传输方法包括以下步骤：
1)数据通信主机通过总线向井下从机发送命令；
2)井下从机接收到来自数据通信主机所发送的命令后执行数据通信主机所发送的命令或向数据通信主机发送数据。
上述步骤1)中数据通信主机所发送的命令包括：命令头、命令体以及命令尾；
其中：
所述命令头由一个正脉冲和一个长的负脉冲组成；所述正脉冲的长度是波特率的倒数分之一；所述负脉冲的宽度是一半波特率倒数分之一；所述命令头占三个位；
所述命令体是一个16位数据，每位数据占一个位；其中，有正负脉冲代表逻辑1，无正负脉冲代表逻辑0，正负脉冲相间排列，高位数据在前；
所述命令尾是一个结束位。
上述步骤1)中数据通信主机所发送的命令还包括用于使整个数据中的正负脉冲总宽度相等并保证基线平稳的校验位；所述校验位是奇校验。
上述步骤2)中由井下从机向数据通信主机发送的数据包括数据头、数据体以及数据尾；
其中：
所述数据头由一个负脉冲和一个长的正脉冲组成；所述负脉冲的长度是波特率的倒数分之一；所述正脉冲的宽度是一半波特率倒数分之一；所述数据头占三个位；
所述数据体是一个16位数据，每位数据占一个位；其中：有正负脉冲代表逻辑1，无正负脉冲代表逻辑0，正负脉冲相间排列，高位数据在前；
所述数据尾是一个结束位。
上述步骤2)中由井下从机向数据通信主机发送的数据还包括用于让整个数据中的正负脉冲总宽度相等并保证基线平稳的校验位；所述校验位是奇校验。
上述井下从机是一个或多个。
上述井下从机是多个时，所述步骤2)的具体实现方式是：多个井下从机中的一个接收来自数据通信主机所发送的命令后执行数据通信主机所发送的命令或向数据通信主机发送数据，除执行数据通信主机所发送的命令或向数据通信主机发送数据的井下从机外的其他井下从机处于接收状态。
本发明的优点是：
1、传输速率高。本发明采用正负交织编码，通过驱动电路将编码信号耦合在仪器电源线上，其他仪器从仪器电源线上接收数据，这样仪器与仪器之间就可以相互交换数据，达到仪器与仪器之间通讯的目的，其传输速率可以达到1Mbits/s，可用100Kbits/s，200Kbits/s，500Kbits/s。
2、传输正确率高。本发明由于数据头和数据编码的脉冲宽度不一样，数据头的脉冲宽度是数据脉冲宽度的二倍，有利于数据头的识别，出错率较低，数据头判断错误的概率很低，就可以保证仪器数据准确无误地传输，同时，仪器与仪器之间传送数据，数据和命令在一帧数据中排列传输，每个命令具有唯一性，以提高数据传输的可靠性。在帧尾，有校验，更加提高了数据传输的准确性。
3、传输过程简单方便。本发明可以将多个仪器的数据同时进行传输，每个仪器都有自己的编号，而仪器编号就在命令里，命令有16位，通过发送命令串，可以挂接255个仪器。同时，用单芯传输，编码耦合到电源线上，在电源线上传输数据，使用方便，很适合于油井环境中使用。若将信号耦合在仪器电源线上传输，只需要单芯插头就可以在各个仪器之间短距离传送数据。
附图说明
图1是本发明所提供的命令格式示意图；
图2是本发明所提供的数据格式示意图；
图3是本发明所提供的单芯数据传输方法的过程示意图。
具体实施方式
本方法采用正负交织编码，通过驱动电路将编码信号耦合在仪器电源线上，其他仪器从仪器电源线上接收数据，这样仪器与仪器之间就可以相互交换数据，达到仪器与仪器之间通讯的目的。
本发明提供了一种单芯数据传输方法，该方法包括以下步骤：
1、由数据通信主机通过总线向井下从机发送命令：
参见图1，发送命令时，命令头由一个正脉冲和一个长的负脉冲组成，这个正脉冲的长度是波特率的倒数分之一，负脉冲的宽度是一半波特率倒数分之一。命令头占三个位。
一共16位数据，一位数据占一个位，有正负脉冲代表逻辑1，无正负脉冲代表逻辑0，正负脉冲相间排列，高位数据在前。
校验位为奇校验，目的是让整个数据中的正负脉冲总宽度相等，保证基线平稳。
一个结束位。
2、井下从机接收到来自数据通信主机所发送的命令后执行数据通信主机所发送的命令或向数据通信主机发送数据。
参见图2，发送数据时，数据头由一个负脉冲和一个长的正脉冲组成，这个负脉冲的长度是波特率的倒数分之一，正脉冲的宽度是一半波特率倒数分之一。数据头占三个位。
一共16位数据，一位数据占一个位，有正负脉冲代表逻辑1，无正负脉冲代表逻辑0，正负脉冲相间排列，高位数据在前。
校验位为奇校验，目的是让整个数据中的正负脉冲总宽度相等，保证基线平稳。
一个结束位。
编码的正负脉冲的宽度就是通讯波特率的倒数，一位数据就是占一个脉冲宽度。数据头和数据不同，数据头的脉冲宽度是数据脉冲宽度的二倍，有利于数据头的识别，出错率较低，数据头和命令头有不同之处，数据头的脉冲是负脉冲，命令头的脉冲是正脉冲。无论是数据和命令，一个数据或者命令都由16位二进制数据组成。仪器与仪器之间传送数据，数据和命令在一帧数据中排列传输，每个命令具有唯一性，以提高数据传输的可靠性。在帧尾，有校验，更加提高了数据传输的准确性。
正负脉冲的幅度可以根据自己的需要选择，幅度的电压值Vp要大于总线上干扰纹波Vf的4倍以上，以保证总线解码电路正常将总线的正负脉冲取出来，保证数据正常传输。
波特率越高，通信速度越快，耦合在总线上所需要的电容就越小，相应对于编解码电路以及处理器而言，要求较高一些。
反之，波特率越低，通信速度越慢，耦合在总线上所需要的电容就越大，相应对于编解码电路以及处理器而言，要求较低一些。
所以，通信的波特率也可以根据自己的实际需要选择合适的波特率。
本发明在数据通讯时，如图3，有一个数据通信主机，主机向总线上发送命令及数据。从机接收到属于自己的命令，便会执行相应的操作或回复主机所需要的数据。所有的操作均由主机控制。具体通信方式如下：
(1)、所有从机(下接仪器)处于接收状态，主机(遥传)发送第一只从机(下接仪器)数据传输命令，发送完置于接收状态；
(2)、第一只从机(下接仪器)接受到自己的数据传输命令并相应，发送自己的一帧数据，包括数据头，数据，校验等，同时主机(遥传)接收数据；
(3)、第一只从机(下接仪器)发送完数据，主机接收完数据之后，第一只从机(下接仪器)置于接收状态，主机(遥传)发送第二只从机(下接仪器)数据传输命令，发送完置于接收状态；如此下去，直到将所有从机(下接仪器)数据接收完成；如果有控制从机(下接仪器)其他部件运转(如电机)的命令，加在后面，发送给到总线，相应部件接收到命令后，执行命令，过后，进行下一轮数据传送。
在数据传送过程中，只有一个主机(遥传)或从机(下接仪器)处于发送数据状态，其它主机(遥传)或从机(下接仪器)均处于接收状态。
例如一串仪器，遥传下面挂接伽马井温仪，伽马井温仪下面挂接40臂井径仪。遥传需要将伽马井温的数据和40臂井径仪的数据传送到遥传上，同时还要控制40臂井径仪开收臂。具体工作如下：
(1)、遥传发送读取伽马井温仪数据命令：命令0x5500；
(2)、伽马井温仪接收到命令0x5500后响应，依次发送数据0x0455，井温数据16位，伽马数据16位，校验和16位，均按照数据格式发送。
(3)、相应遥传将伽马井温仪的数据接收过来，校验后，并发送读取40臂井径仪数据命令：命令0x4000；
(4)、40臂井径仪接收到命令0x4000后相应，依次发送数据0x2640，40臂的36个组合数据，校验和16位，均按照数据格式发送。
(5)、相应遥传将40臂井径仪的数据接收过来，校验。
(6)、如果需要控制电机开臂，遥传发送电机开臂命令：命令0x4001；
(7)、控制电机电路响应命令0x4001，执行开臂。
(8)、遥传和下挂仪器重复执行(1)～(7)操作，不断更新数据。
Claims (7)
1.一种单芯数据传输方法，其特征在于：所述单芯数据传输方法包括以下步骤：
1)数据通信主机通过总线向井下从机发送命令；
2)井下从机接收到来自数据通信主机所发送的命令后执行数据通信主机所发送的命令或向数据通信主机发送数据。
2.根据权利要求1所述的单芯数据传输方法，其特征在于：所述步骤1)中数据通信主机所发送的命令包括：命令头、命令体以及命令尾；
其中：
所述命令头由一个正脉冲和一个长的负脉冲组成；所述正脉冲的长度是波特率的倒数分之一；所述负脉冲的宽度是一半波特率倒数分之一；所述命令头占三个位；
所述命令体是一个16位数据，每位数据占一个位；其中，有正负脉冲代表逻辑1，无正负脉冲代表逻辑0，正负脉冲相间排列，高位数据在前；
所述命令尾是一个结束位。
3.根据权利要求2所述的单芯数据传输方法，其特征在于：所述步骤1)中数据通信主机所发送的命令还包括用于使整个数据中的正负脉冲总宽度相等并保证基线平稳的校验位；所述校验位是奇校验。
4.根据权利要求1或2或3所述的单芯数据传输方法，其特征在于：所述步骤2)中由井下从机向数据通信主机发送的数据包括数据头、数据体以及数据尾；
其中：
所述数据头由一个负脉冲和一个长的正脉冲组成；所述负脉冲的长度是波特率的倒数分之一；所述正脉冲的宽度是一半波特率倒数分之一；所述数据头占三个位；
所述数据体是一个16位数据，每位数据占一个位；其中：有正负脉冲代表逻辑1，无正负脉冲代表逻辑0，正负脉冲相间排列，高位数据在前；
所述数据尾是一个结束位。
5.根据权利要求4所述的单芯数据传输方法，其特征在于：所述步骤2)中由井下从机向数据通信主机发送的数据还包括用于让整个数据中的正负脉冲总宽度相等并保证基线平稳的校验位；所述校验位是奇校验。
6.根据权利要求5所述的单芯数据传输方法，其特征在于：所述井下从机是一个或多个。
7.根据权利要求6所述的单芯数据传输方法，其特征在于：所述井下从机是多个时，所述步骤2)的具体实现方式是：多个井下从机中的一个接收来自数据通信主机所发送的命令后执行数据通信主机所发送的命令或向数据通信主机发送数据，除执行数据通信主机所发送的命令或向数据通信主机发送数据的井下从机外的其他井下从机处于接收状态。
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