随钻电磁波电阻率测井仪存储单元设计

随钻电磁波电阻率测井仪存储单元设计

【摘要】存储单元电路设计是随钻电磁波电阻率测井仪电路系统中的难点之一。整个设计结合了SRAM、EEPROM、FLASH三种存储器，所设计的存储器管理结构分为参数表管理和大容量测井数据存储管理两个类型，可以满足仪器大容量数据存储、仪器配置、程序远距离更新等功能，适应随钻电磁波电阻率测井仪的技术要求。

【关键词】随钻电阻率；存储单元；数据管理；测井 1.前言

随钻测井领域，随钻电磁波电阻率测井仪是随钻测井仪器中的重要装置，其采用电磁波工作方式，适用于各种导电和不导电类型的钻井液，能够测量地层随着深度变化的视电阻率曲线。然而在现场作业中，限于泥浆传输速率的制约，只有少数重要的数据能实时传至地面系统[1]，用于现场分析并指导钻井的钻进工作，大量的数据需要存储在仪器的存储单元中，待仪器从井底提出后，再读出存储单元中的数据并加以解释应用。所以对于随钻电阻率测井仪来说，数据的存储是其重要的功能，而存储单元的设计也就成为研究的重点之一。

2.随钻电阻率测井仪的存储单元设计

在随钻电阻率测井仪电路系统的设计中，主控电路是其控制通讯核心部分，负责该仪器对外的通讯，以及对该仪器内部逻辑的控制以及测量数据的存储。

整个主控系统的电路设计（如图1）分为实时时钟电路设计，温度采集电路设计，DSP单元设计，存储单元电路设计，随钻总线通信单元设计，随钻总线接口电路设计，电源单元设计七个部分，存储单元电路设计是主控单元电路设计的重点。

存储器模块主要包括三种类型的存储器芯片，SRAM，EEPROM和大容量FLASH。DSP与SRAM、EEPROM、FLASH以及FPGA之间，通过直接寻址式外扩并行总线进行通信，外扩并行总线主要包括16位宽数据线XD0-XD15，19位宽地址线XA0-XA19，以及写使能引脚XWE，读使能引脚XRD，片选引脚CS0，CS2，CS6引出。

而在本系统中，具有三个存储器外设以及一个FPGA芯片，因而需要使用额外的片选控制引脚，在本设计中使用通用IO口来实现。图2为存储器接口电路设计图。

各类型存储器的容量大小选择由系统需求决定。

RAM芯片在主控板中的作用是作为程序运行缓存、通信收发缓存及软件程序更新缓存的作用。该芯片采用直接并行总线寻址的方式进行存取，设计中使用DSP的Zone6空间对该芯片进行地址映射，DSP的CS6引脚连接SRAM芯片的片选引脚，DSP的读写使能引脚WR、RD分别与SRAM的读写使能引脚连接。

EEPROM在主控电路中，用于存储校正刻度参数，存储仪器运行参数，以及大容量存储器管理映射表。由于EEPROM读写寿命有限，为保证数据的有效性，在容量选择上留有冗余，用于某些单元损坏时，重新分配存储地址。

在主控板的大容量存储芯片选择中，选用NAND FLASH存储芯片。芯片的容量由系统数据采集需求决定，按照指标要求，系统数据存储容量应大于32MByte，考虑到FLASH存储芯片的易失效性，和数据存储的高可靠性，进行冗余设计。