一种用于测井仪器的曼彻斯特解码电路及解码方法与流程

本发明涉及测井仪器通讯编码领域，主要是一种用于测井仪器的曼彻斯特解码电路及解码方法。

背景技术：

1、现有地球物理与油气勘探的仪器的内部，通讯编码方式均采用曼彻斯特码，其解码电路方案大都采用图1的方式，其中主要包含模式变压器t1，驱动芯片u13，曼彻斯特解码器u14，主控器u0(fpga)。其工作方式为：一对差分信号md+、md-通过模式变压器t1后，经过驱动芯片u13，送入曼彻斯特解码器u14进行解码；同时解码器的工作时序由fpga控制，解码后的数据由fpga通过时序控制后可直接读取。该方案存在以下几个技术问题：电路的体积较大；受解码芯片温度性能限制，电路的整体耐温性能仅有175℃。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种用于测井仪器的曼彻斯特解码电路及解码方法。

2、本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种用于测井仪器的曼彻斯特解码电路，包括模式变压器、前置驱动器、主控芯片fpga、电阻和电容，模式变压器接收的一对差分信号，经电阻网络与前置驱动器调理后得到一个单极性信号，设定该单极性信号的特征使其符合曼彻斯特码的编码规则，该单极性信号直接进入主控芯片fpga，主控芯片fpga内部采用状态机的方式进行解码。

3、进一步地，所述单极性信号的特征如下：常态为高电平，收到数据时，首先是8个周期前导0，3个周期的同步头，高、低电平各占1个半周期，高位在前，之后才是有效数据；其中的“0”、“1”都符合曼彻斯特码的编码规则，低到高电平跳变表示“0”，高到低电平跳变表示“1”，数据按字传输，每16个周期可解码得到1个字。

4、本发明同时提供了一种用于测井仪器的曼彻斯特解码方法，在调理后的单极性信号进入主控芯片fpga后，fpga内部采用状态机的方式进行解码，包括步骤如下：

5、s1、寻找同步头；

6、s2、找到同步头后进入到状态机，由状态机负责解码；

7、s3、解码得到的第一个字为长度字，假定为x字，计算出该包数据的有效比特位总数y；

8、s4、状态机解码过程中，每解码出一个比特位，内部计数器n自加1，自加后如果n小于y，则进入下个状态机继续解码，否则，解码结束，跳到寻找同步头步骤。

9、进一步地，定义曼彻斯特码的一个比特位的周期为t，测井仪器应用的情况下t大于等于2us，六种状态机a，a1，b，b1，c，c1分别对应了6种不同的情况，具体如下：

10、状态a：同步头中间的下降沿开始，到下个上升沿结束，理论持续时间为1.5t或2t；

11、状态a1：上升沿开始，到下个下降沿结束，理论持续时间为0.5t；

12、状态b：上升沿开始，到下个下降沿结束，理论持续时间为0.5t或1t；

13、状态b1：下降沿开始，到下个上升沿结束，理论持续时间为0.5t；

14、状态c：下降沿开始，到下个上升沿结束，理论持续时间为0.5t或1t；

15、状态c1：上升沿开始，到下个下降沿结束，理论持续时间为0.5t。

16、本发明的有益效果为：

17、1、本发明采用的曼彻斯特解码算法，删减了解码芯片，单极性信号直接进入主控芯片fpga，主控芯片fpga内部采用状态机的方式进行解码，即解码算法由fpga内部实现，无需外部专用解码芯片，大大减小了电路的体积。能够高效快速解码，大幅度提高了电路集成度。

18、2、本发明的曼彻斯特解码电路，删减了解码芯片，克服了解码芯片温度性能限制的缺陷，全部选用耐温达200℃的器件，提高了整个电路的耐温性能，可在200℃的高温环境下正常工作。

技术特征：

1.一种用于测井仪器的曼彻斯特解码电路，其特征在于：包括模式变压器、前置驱动器、主控芯片fpga、电阻和电容，模式变压器接收的一对差分信号，经电阻网络与前置驱动器调理后得到一个单极性信号，设定该单极性信号的特征使其符合曼彻斯特码的编码规则，该单极性信号直接进入主控芯片fpga，主控芯片fpga内部采用状态机的方式进行解码。

2.根据权利要求1所述的用于测井仪器的曼彻斯特解码电路，其特征在于：所述单极性信号的特征如下：常态为高电平，收到数据时，首先是8个周期前导0，3个周期的同步头，高、低电平各占1个半周期，高位在前，之后才是有效数据；其中的“0”、“1”都符合曼彻斯特码的编码规则，低到高电平跳变表示“0”，高到低电平跳变表示“1”，数据按字传输，每16个周期可解码得到1个字。

3.一种采用如权利要求1或2所述用于测井仪器的曼彻斯特解码电路的解码方法，其特征在于：在调理后的单极性信号进入主控芯片fpga后，fpga内部采用状态机的方式进行解码，包括步骤如下：

4.根据权利要求3所述用于测井仪器的曼彻斯特解码方法，其特征在于：定义曼彻斯特码的一个比特位的周期为t，测井仪器应用的情况下t大于等于2us，六种状态机a，a1，b，b1，c，c1分别对应了6种不同的情况，具体如下：

技术总结本发明提出了一种用于测井仪器的曼彻斯特解码电路及解码方法，包括模式变压器、前置驱动器、主控芯片FPGA、电阻和电容，模式变压器接收的一对差分信号，经电阻网络与前置驱动器调理后得到一个单极性信号，设定该单极性信号的特征使其符合曼彻斯特码的编码规则，该单极性信号直接进入主控芯片FPGA，主控芯片FPGA内部采用状态机的方式进行解码。本发明的有益效果为：本发明采用的曼彻斯特解码算法，删减了解码芯片，单极性信号直接进入主控芯片FPGA，主控芯片FPGA内部采用状态机的方式进行解码，大大减小了电路的体积，克服了解码芯片温度性能限制的缺陷，提高了整个电路的耐温性能，可在200℃的高温环境下正常工作。技术研发人员：魏呈霖,唐若飞,刘叶兴,何国建受保护的技术使用者：杭州瑞利声电技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29