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基于FPGA和USB的AMI曼彻斯特解码系统研究与实现

发布时间:2018-01-28 21:32

  本文关键词: 解码 高速数据采集 FPGA USB SDRAM 乒乓缓存 异步FIFO 出处:《燕山大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:石油关乎国计民生,石油测井是石油生产过程的关键。石油测井技术包括数据采集技术、处理解释技术及地质应用技术。本文将针对现阶段石油测井仪器测量系数单一,测试效率低和功能性、兼容性差等问题,结合现代数据采集技术和处理解释技术,并针对AMI(Alternative Mark Inversion)曼彻斯特码在持气率测井系统中应用,研究并设计了基于FPGA与USB的AMI曼彻斯特解码系统。首先,针对石油测井数据采集卡的缺陷,研究了基于FPGA和USB的高速实时数据采集卡。在高速实时数据采集卡设计思想基础上,提出可行性分析及设计方案,分别对基于SDRAM与异步FIFO构成的乒乓缓存单元和基于FPGA与USB接口控制器进行了详细的设计。进一步设计了高速实时数据采集卡的硬件电路,包括预处理模块设计、AD转换模块设计、乒乓缓存单元模块设计、USB通信模块设计和电源与复位模块设计,并对其进行了具体实现。斯特解码系统软件。在AMI曼彻斯特解码软件设计思想的基础之上,提出可行性分析及设计方案,并设计了AMI曼码解码软件的整体框架,分别对实时数据采集与处理多线程模块、AMI曼码解码模块、光纤探针持气率估算模块和曼码数据存储显示回放模块进行了详细的分析与设计。其次,针对曼彻斯特解码软件的不灵活性和不准确性,设计并实现了AMI曼彻最后,通过搭建实验室软硬件测试平台,分别对系统的软硬件部分进行测试实验。采用Cypress公司开发的测速软件USB Data Streamer对系统高速数据采集卡的传输速度进行测试,采用黑盒测试和持气率测量实验平台分别对软件的光纤信号采集模式、光纤数据存储模式和光纤数据回放模式等功能模块进行测试,验证解码系统的可行性和准确性。
[Abstract]:Petroleum logging is the key to the petroleum production process. Petroleum logging technology includes data acquisition technology. Dealing with interpretation technology and geological application technology, this paper aims at the problems of single measuring coefficient, low testing efficiency and function, poor compatibility and so on. Combined with modern data acquisition technology and processing and interpretation technology, AMI(Alternative Mark version Manchester code is applied in gas holdup logging system. The AMI Manchester decoding system based on FPGA and USB is studied and designed. Firstly, the defects of oil logging data acquisition card are analyzed. The high-speed real-time data acquisition card based on FPGA and USB is studied. Based on the design idea of high-speed real-time data acquisition card, the feasibility analysis and design scheme are put forward. The ping-pong buffer unit based on SDRAM and asynchronous FIFO and the interface controller based on FPGA and USB are designed in detail. Furthermore, the hardware of high-speed real-time data acquisition card is designed. Road. Including preprocessing module design AD conversion module design, ping-pong buffer module module design USB communication module design and power supply and reset module design. On the basis of the design idea of AMI Manchester decoding software, the feasibility analysis and design scheme are put forward. The whole frame of AMI code decoding software is designed, and the multi-thread module of real-time data acquisition and processing is designed. Fiber probe gas holdup estimation module and Mancode data storage display and playback module are analyzed and designed in detail. Secondly, the inflexibility and inaccuracy of Manchester decoding software are discussed. Finally, the software and hardware testing platform of the laboratory is built. The software and hardware of the system were tested by USB Data, which was developed by Cypress. Streamer tests the transmission speed of the system's high-speed data acquisition card. The function modules of the software, such as optical fiber signal acquisition mode, optical fiber data storage mode and optical fiber data playback mode, are tested using black box test and air holdup test platform. Verify the feasibility and accuracy of the decoding system.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P631.81

【参考文献】

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本文编号:1471600

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