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用SoC的DMA方式记录井下钻具的振动.docx

上传人:cby201601 2022/1/20 文件大小:20 KB

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文档介绍

文档介绍:用SoC的DMA方式记录井下钻具的振动
从上个世纪九十年代起,电子技术在钻井井下得到应用。但井下钻具的振动会给很多传感器带来不利影响,特别是对测量井下钻头姿态的惯性导航传感器影响巨大,在随钻振动环境中,如果对信号不作处理,根本就不能测量出用SoC的DMA方式记录井下钻具的振动
从上个世纪九十年代起,电子技术在钻井井下得到应用。但井下钻具的振动会给很多传感器带来不利影响,特别是对测量井下钻头姿态的惯性导航传感器影响巨大,在随钻振动环境中,如果对信号不作处理,根本就不能测量出正确的井斜角和方位角,
也就无法实现井眼轨迹随钻控制的要求。本文介绍应用SoC芯片
中的DMA技术对振动的高速采集和存储功能的实现方法,并给出了
钻井环境中测试的结果。
方法的提出
传统的数据采集方法采用CPU直接控制的方式进行数据采
集,数据传送需要经过CPU的中转才能存入存储器,传送速度慢
且采集速率受到CPU的限制,极大影响了系统的采样频率,不能满足对振动信号高速采集的要求。而在DMA专送方式下,数据传送不经过CPU由DMA空制器来实现内存和外设之间数据的直接快速传送。在XTCS勺测控系统中,CPU采用的S0C芯片中集成有DMA将其与其它器件协同工作就可以实现采集与存储的同时进行,达到高速采集信号的目的,得到高保真的井下振动信号。
系统介绍
该采集系统以C8051F060SoC为核心,C8051F060内部集成
有ADC和DMA另外,以大容量存储芯片K9F2808作为数据存储
TOnrt
该系统应用于井下相关信号的检测装置。由于通过压力与振
动传感器所采集的压力和振动信号比较微弱,故还需放大电路对
信号进行调理放大。传感器的输出均为模拟信号,采集数据时会
受到噪声的干扰,为了消除噪声并提高电路的共模抑制比和输入阻抗,该采集放大电路使用了前置输入缓冲器三运放结构。由于
SoC内的ADC0只能米集正信号,因而在经过调理放大电路后设
有偏置电路,将-5V〜+5V的电压转换为0V〜+,以利于信号的采集。
CPU空制多路选择开关进行信号的采集,然后通过ADC转换,
在DMA的传送方式下,采集的数据直接写入存储器K9F2808中,
在DMA存储数据的同时,ADC也一直进行采集。经软件测试,即采用SoC内集成的定时器2记录采集一页512个字节所需时间是
,
ADC采集一页的时间小于DMA向片外写一页数据的时间,因而可
实现数据采集与存储的同时进行,而不会出现数据覆盖丢失现象,实现快速准确的数据采集。
硬件部分
C8051F060单片机与51系列单片机内核兼容,其内部集成
有两个16位SAR逐次比较)ADC和一个DMA功能模块。片内有
4352个字节的数据存储器、64KB闪存和64KB的数据存储器接口,
可以进行系统编程。两个SARADC勺精度为16位,可作为两个
单端或一个差分转换器。若采用DMA直接将数据存储到RAM中
就不再需要额外的软件开销。
K9F2808U0C存储器是NAND吉构的超大容量数据存储器件,
在MP3u盘、数码相机和PDA中有广泛的应用。-
,体积小,功耗低,按页进行读写,按块擦除,通过
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