五類最小單元在結構上有很多相似之處，其最大的特點就是所有數(shù)據(jù)傳輸都是在一條RS485總線上完成，每個單元都設計成可拔插的模塊形式，便于安裝、拆卸和功能之間的替換，這也是總線的優(yōu)勢所在。

2. 以太網(wǎng)總線設計

與RS485總線相似，以太網(wǎng)總線^[5～6]除具備RS485總線的所有優(yōu)點外，還具有高數(shù)據(jù)傳輸率、高穩(wěn)定性、傳輸距離長和接口靈活等優(yōu)點。鉆井模擬器工作的實時性，主要由數(shù)據(jù)傳輸率和數(shù)據(jù)處理能力來體現(xiàn)。針對以上兩個要求，主控制器選擇具有兩個獨立的增強型USART和內部嵌入以太網(wǎng)控制器模塊^[7]的單片機。單片機完全實現(xiàn)介質訪問控制和物理層收發(fā)器模塊。只需使用兩個脈沖變壓器^[5～6]和一些無源元件就可以將單片機直接與以太網(wǎng)相連。它符合以太網(wǎng)模塊IEEE 802.3中所有關于雙絞線網(wǎng)絡10-BaseT連接的規(guī)定。它在內部實現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)包過濾機制，用以限制傳入的數(shù)據(jù)包。它還提供了一個用于實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐的內置DMA模塊，以及硬件IP校驗和計算。另外還提供了兩個用于指示鏈路和網(wǎng)絡活動的LED輸出。

主控制器中一個USART與RS485接口連接，用于模塊內部通訊，以太網(wǎng)通過變壓器和雙絞線連接于交換機上，將模塊內部的RS485總線采集到的數(shù)據(jù)打包發(fā)送給教師控制臺進行分析處理，并將教師控制臺返回的數(shù)據(jù)包按地址分配給各最小單元執(zhí)行相應操作。每個模塊內置主控制器的目的在于分任務完成來自教師控制臺的數(shù)據(jù)包處理，這樣可以很大程度地分擔教師控制臺的數(shù)據(jù)處理量，提高數(shù)據(jù)處理能力，加之以太網(wǎng)的高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸特性，在實現(xiàn)鉆井模擬器的實時、穩(wěn)定運行提供了可靠的硬件保障。

二、結束語

在鉆井模擬器模塊內部有一套RS485總線完成最小單元數(shù)據(jù)的采集和控制，在模塊與教師控制臺之間又有一套以太網(wǎng)總線完成數(shù)據(jù)交換，這樣所形成的鉆井模擬器的雙總線控制系統(tǒng)可簡化電氣部分結構，減小教師控制臺數(shù)據(jù)處理負擔，提高鉆井模擬器工作的穩(wěn)定性和實時性，具有較高的實用價值。

參考文獻

[1] 韓世進，張樂年.基于RS485的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術，2003(11)：16-17.

[2] 潘浩，李洪彪，張朝暉.一種基于RS485總線的遠程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)[J].儀器儀表學報，2003(1)：473-474.

[3] 陳新忠.基于RS485總線的單片機多機通信軟件設計[J].現(xiàn)代電子技術，2002(3)：8-10.

[4] 曹志凱.基于RS485總線的網(wǎng)絡控制通訊軟件設計及應用[J].計算機工程與應用，2002(13)：243-245.

[5] 王平.工業(yè)以太網(wǎng)技術[M].北京：科學出版社，2007.

[6] 王廷堯.以太網(wǎng)技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[7] 楊圣.PIC系列單片機的原理與實踐[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2003.