井下儀器總線轉(zhuǎn)換功能模塊設(shè)計(jì)

3 DSP程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)為CAN／DTB轉(zhuǎn)換模塊分配了1個(gè)CAN總線ID，該模塊中DSP程序所執(zhí)行的功能類似于1個(gè)430 kbit／s傳輸速率的井下儀器。DSP程序包括系統(tǒng)的初始化、FPGA內(nèi)部數(shù)據(jù)的讀取、CAN接口數(shù)據(jù)收發(fā)等主要功能。與普通井下儀器的差別在于FPGA通過FIFO傳送的數(shù)據(jù)不是該模塊自身采集的，而是由DTB總線上掛接的100 kbit／s傳輸速率的儀器所采集的。

3．1系統(tǒng)初始化

初始化單元完成DSP初始化、CAN控制器初始化、以及清空FIFO中數(shù)據(jù)等工作。DSP初始化主要設(shè)置相關(guān)寄存器來(lái)配置系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率、啟動(dòng)看門狗、打開相關(guān)中斷等工作。CAN控制器初始化包括設(shè)置CAN通信的波特率以及同步跳轉(zhuǎn)寬度、采樣次數(shù)和重同步方式；設(shè)置郵箱工作方式，啟動(dòng)郵箱工作并設(shè)置郵箱的ID；此外，還要設(shè)置CAN控制器的中斷。清空FIFO中的數(shù)據(jù)，以防止丟失FIFO的半滿中斷信號(hào)。

3．2 FPGA中斷服務(wù)程序

當(dāng)FPGA內(nèi)部的FIFO存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)容量超過一半時(shí)，向DSP的硬件管腳產(chǎn)生硬件中斷，DSP進(jìn)入FPGA的中斷服務(wù)程序。

FPGA中斷服務(wù)程序用于從FPGA的FIFO中讀取數(shù)據(jù)，其流程見圖4。設(shè)置1個(gè)變量N，等于FIFO存儲(chǔ)容量的一半，DSP循環(huán)讀取FIFO中的數(shù)據(jù)，每讀一次將N減1，直到N等于0時(shí)，中斷服務(wù)程序結(jié)束。讀取的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，由CAN接口按照一定的幀格式和流程要求發(fā)送給USB／CAN轉(zhuǎn)換模塊。

圖4 FPGA中斷服務(wù)程序

3．3 CAM控制器接收中斷服務(wù)程序

無(wú)論CAN接收到數(shù)據(jù)，還是發(fā)送數(shù)據(jù)成功，均進(jìn)入CAN中斷服務(wù)程序，程序流程見圖5。在中斷服務(wù)程序中，首先通過狀態(tài)寄存器，判斷是發(fā)送中斷還是接收中斷。如果是發(fā)送中斷，表明上一次的發(fā)送成功，相應(yīng)地設(shè)置發(fā)送成功標(biāo)志。如果是接收中斷，則需進(jìn)一步判斷接收到的是遠(yuǎn)程幀還是數(shù)據(jù)幀。如果是數(shù)據(jù)幀，表明接收的是儀器的控制命令，DSP需要將收到的命令發(fā)送到FPGA內(nèi)的命令寄存器，再由FPGA將命令通過DSIG信號(hào)發(fā)往井下儀器。如果是遠(yuǎn)程幀，表示主控節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求該節(jié)點(diǎn)發(fā)送1幀數(shù)據(jù)，則在程序中，將全局變量nSendNum賦值為要發(fā)送的1幀數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，nSendNum的值取決于當(dāng)前所掛接的儀器種類和儀器數(shù)量，由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行配置。

圖5 CAN中斷服務(wù)程序

3．4系統(tǒng)主程序

主程序主要是依據(jù)全局變量nSendNum、緩沖區(qū)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和發(fā)送成功標(biāo)志等狀態(tài)信息，決定數(shù)據(jù)發(fā)送的一個(gè)循環(huán)流程(見圖6)。在初始化完成后

圖6 CAN接收服務(wù)程序

主程序處于等待狀態(tài)，判斷nSendNum是否為0。如果不為0，則表示已經(jīng)接收到主控節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程幀，因此進(jìn)人數(shù)據(jù)發(fā)送流程。接著判斷發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是否有一完整幀的長(zhǎng)度(儀器不同，幀長(zhǎng)也不同)，如果不足則停止發(fā)送，否則就將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)填入CAN的發(fā)送郵箱，啟動(dòng)發(fā)送流程，并將要發(fā)送的數(shù)據(jù)nSendNum減去8(CAN每次能夠發(fā)送8 Byte的數(shù)據(jù))。循環(huán)進(jìn)行CAN的發(fā)送程序，直到nSendNum等于0，表示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，主程序重新回到等待狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用的驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)的綜合測(cè)試設(shè)備與相應(yīng)的計(jì)算機(jī)測(cè)試程序配合，可同時(shí)用于DTB和CAN這2套通訊協(xié)議方式的測(cè)井系統(tǒng)的測(cè)試、維修和生產(chǎn)，已開始在各儀器使用單位推廣。