基于电磁感应的多层管柱电磁探伤测井系统

通信部分功能。

CAN总线电路

图 19为给出了典型 CAN 总线拓扑的图示。

图 19 典型的 CAN 总线网络

CAN收发器我们选择通用 CAN 隔离收发器CTM8251AT，CTM8251AT是一款带隔离的通用CAN收发器芯片，该芯片内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收、发器件，这些都被集成在不到3平方厘米的芯片上。该芯片特别适合+3.3V系统的CAN控制器，实现CAN节点的收发与隔离功能。CTM8251A接口芯片可以实现带隔离的CAN收发电路，隔离电压可以达到DC2500V，可以取代在以往的设计方案中需要光耦、DC-DC电源隔离、CAN收发器等其他元器件才能实现带隔离的CAN收发电路，其接口简单，使用方便。

图 20 CAN总线模块电路

图20是本系统中CAN总线模块的电路。其中C1RX和C1TX接PIC32MX795F512L单片机的CAN1模块接收和发送管脚（87、88管脚）。CGND为收发器地，FGND为屏蔽线地，FGND接电缆屏蔽线。

CTM8251AT与CAN总线的接口部分也采取了一定的安全和抗干扰措施。CTM8251AT的CANH和CANL引脚各通过一个5.1Ω的电阻和CAN总线相连，电阻可以起到一定的限流的作用，保护CTM8251AT免受过流的冲击。由于是远距离，所以终端的一对电阻（RT1）是必要加的，电阻值随着通讯距离的增加应进行适当的增加，在2km通信距离以内一般设为120Ω。

通信协议设计

井下设备完全受井上PC客户端控制，如开始测井、暂停测井等，井下设备负责响应上位机的命令。本系统中定义了测井数据帧、命令帧和应答帧三种帧结构。数据帧主要用于井下设备向上位机发送的测井数据，命令帧用于上位机向井下设备发送控制命令，应答帧为双方接收到测井数据帧和命令帧之后应答成功或者失败的帧结构。

测井数据帧结构定义如表格1所示。测井数据帧包括起始标志字节、帧序号字节、类型字节、当前时间字节、当前深度字节、温度字节、伽马射线字节、发射电路字节、纵向探头A电压字节、横向探头B电压字节、横向探头C电压字节、校验和字节以及结束标志字节。

表格 1 测井数据帧结构

由于PIC32MX7为32位单片机，处理int型数据（4字节）较快，并且CAN2.0B标准帧每帧可以发送8字节的数据，所以在协议中采用4字节为一个单位的设计。

起始标志字节为"FSTA"四个字节，结束标志字节为"FEND"四个字节，帧序号为启动测井仪器后发送的数据帧的序号，类型字节为"D"。其他字节为当前深度下采集的测井数据。

协议采用简单的校验和的方法进行帧的校验。先将每四个字节组成一个int型的数据，然后所有的数据相加，然后将结果截短到一个int型数据的长度。发送端将待发送的数据进行校验和计算，将校验和值放在数据后一起发送，在接收端对接收到的数据进行校验和计算，然后和接收到的校验和字节比较，来进行误码判断。设定要进行校验和和计算的字节不包括起始和结束标志字节。

命令帧结构定义如表格2所示。命令帧包括起始标志字节、帧序号字节、类型字节、校验和字节和结束标志字节。

表格 2 命令帧结构

根据系统的需要，命令字设有开始命令字、暂停命令字、继续命令字和结束命令字，类型字节分别是‘S’、‘P’、‘C’、‘E’。

应答帧结构定义如表格3所示。令帧包括起始标志字节、帧序号字节、类型字节、校验和字节和结束标志字节。其中接收成功ACK应答帧类型字节为‘A&rsquo