5接口轉(zhuǎn)發(fā)給下級采集站；
(5)下級采集站發(fā)送過來的數(shù)據(jù)經(jīng)由上行輸入RS485接口和上行輸入RS驅(qū)動模塊到達上行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊，再經(jīng)由上行輸出RS驅(qū)動模塊和上行輸出RS485接口轉(zhuǎn)發(fā)給上級采集站；本地數(shù)據(jù)緩存模塊對本地ADC變換得到的數(shù)據(jù)進行緩存，并發(fā)送給8B/10B編碼模塊；8B/10B編碼模塊將8-bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10-bit數(shù)據(jù)，并發(fā)送給上行輸出RS驅(qū)動模塊；上行輸出RS驅(qū)動模塊按照特定RS485幀協(xié)議構(gòu)建本地幀，并通過上行輸出RS485接口發(fā)送給上級米集站。
[0015]所述的用于地球物理勘探的RS485高效長距離數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，步驟
(3)中，所述上行輸入RS驅(qū)動模塊的驅(qū)動時鐘為上行輸出RS驅(qū)動模塊的驅(qū)動時鐘的16倍。
[0016]所述的用于地球物理勘探的RS485高效長距離數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，步驟
(6)中，所述特定RS485幀協(xié)議為每幀由16-bit構(gòu)成，其中，1-bit起始位，10-bit數(shù)據(jù)位，
1-bit停止位，4-bit冗余位，所述4-bit冗余位包括2_bit O和2_bit I。
[0017]由上述技術(shù)方案可知，基于地震勘探系統(tǒng)中穩(wěn)定高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅景l(fā)明合理設(shè)計編碼算法，選取芯片，設(shè)計實現(xiàn)了一種高效的RS485數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法，在100米電纜(3.4歐姆直流阻抗、100歐姆特征阻抗)傳輸距離上，數(shù)據(jù)傳輸速率達到40Mbps，200米電纜(7歐姆直流阻抗、100歐姆特征阻抗)傳輸距離上，數(shù)據(jù)傳輸速率達到24Mbps，誤碼率10_12以下(連續(xù)測試12小時無誤碼)，單道功耗約為200mW@24Mbps，為地震勘探數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計提供了一種有效途徑；同時利用RS485傳輸速率的可控性，通過降低傳輸速率的方式可有效降低系統(tǒng)功耗，為地震勘探儀器系統(tǒng)提供了一種有效的低功耗模式，可大大增加勘探儀器的野外待機時間，對提高野外作業(yè)效率具有重要意義。
[0018]
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的方法流程圖；
圖3是本發(fā)明的RS485幀協(xié)議示意圖；
圖4是本發(fā)明的RS485接收端時序演示圖(16倍頻接收時鐘)。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步說明本發(fā)明。
[0022]如圖1所示，一種用于地球物理勘探的RS485高效長距離數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括設(shè)置在各個采集站內(nèi)的下行輸入RS485接口 1、下行輸出RS485接口 2、上行輸入RS485接口 3、上行輸出RS485接口 4、FPGA5和A/D變換芯片6，其中，下行輸入RS485接口 1、下行輸出RS485接口 2和FPGA5構(gòu)成下行命令傳輸通道，上行輸入RS485接口 3、上行輸出RS485接口 4和FPGA5構(gòu)成上行數(shù)據(jù)傳輸通道，下行輸入RS485接口 1、下行輸出RS485接口 2、上行輸入RS485接口 3和上行輸出RS485接口 4均選用SN65HVD78型芯片，F(xiàn)PGA5選用Altera公司的Cyclone系列。FPGA5內(nèi)設(shè)有下行輸入RS驅(qū)動模塊7、下行輸出RS驅(qū)動模塊8、上行輸入RS驅(qū)動模塊9、上行輸出RS驅(qū)動模塊10、下行多路開關(guān)11、上行多路開關(guān)12、下行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊13、上行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊14、8B/10B解碼模塊15、8B/10B編碼模塊16、本地命令緩存模塊17、命令解析模塊18、時鐘模塊19、ADC輸出驅(qū)動模塊20和本地數(shù)據(jù)緩存模塊
21ο
[0023]下行輸入RS485接口 I的輸出端通過下行輸入RS驅(qū)動模塊7分別與下行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊13和8Β/10Β解碼模塊15的輸入端連接。下行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊13的輸出端通過下行輸出RS驅(qū)動模塊8與下行輸出RS485接口 2的輸入端連接，下行輸出RS485接口 2的輸出端與下級采集站連接。8Β/10Β解碼模塊15的輸出端依次通過本地命令緩存模塊17和命令解析模塊18與時鐘模塊19的輸入端連接。時鐘模塊19的輸出端通過下行多路開關(guān)11分別與下行輸入RS驅(qū)動模塊7和下行輸出RS驅(qū)動模塊8的輸入端連接；時鐘模塊19的輸出端通過上行多路開關(guān)12分別與上行輸入RS驅(qū)動模塊9和上行輸出RS驅(qū)動模塊10的輸入端連接。
[0024]上行輸入RS485接口 3的輸出端通過上行輸入RS驅(qū)動模塊9與上行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊14的輸入端連接，上行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊14的輸出端通過上行輸出RS驅(qū)動模塊10與上行輸出RS485接口 4的輸入端連接。A/D變換芯片6的輸出端通過ADC輸出驅(qū)動模塊20與本地數(shù)據(jù)緩存模塊21的輸入端連接，本地數(shù)據(jù)緩存模塊21的輸出端依次通過8B/10B編碼模塊16和上行輸出RS驅(qū)動模塊10與上行輸出RS485接口 4的輸入端連接，上行輸出RS485接口 4的輸出端與上級采集站連接。
[0025]一種用于地球物理勘探的RS485高效長距離數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，包括以下步驟:
S1、系統(tǒng)上電時，下行命令傳輸通道和上行數(shù)據(jù)傳輸通道均處于低速率模式，等待系統(tǒng)發(fā)送通道判定命令；通道判定后，下行命令傳輸通道仍為低速率模式，負(fù)責(zé)用戶配置命令的下發(fā)，上行數(shù)據(jù)傳輸通道進入高速率模式，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)的上傳。
[0026]S2、用戶配置命令通過下行命令傳輸通道的下行輸入RS485接口 I到達下行輸入RS驅(qū)動模塊7，下行輸入RS驅(qū)動模塊7負(fù)責(zé)命令流的解碼，將10-bit命令從命令流中正常解出，并將解出后的10-bit命令遞交給8B/10B解碼模塊15，8B/10B解碼模塊15負(fù)責(zé)10-bit命令到8-bit命令的轉(zhuǎn)換，8B/10B解碼模塊15與8B/10B編碼模塊16是對應(yīng)的，8B/10B編碼是為了均衡命令流(以及數(shù)據(jù)流)中0、1的數(shù)目，使O和I的數(shù)量基本相同，避免長時間O或者長時間I造成傳輸線的基線漂移從而對數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。8B/10B解碼后得到的原始命令送給本地命令緩存模塊17進行緩存。
[0027]S3、命令解析模塊I8對本地命令緩存模塊17緩存的命令進行解析，當(dāng)解析到低功耗命令時，通知時鐘模塊19將上行輸入RS驅(qū)動模塊9和上行輸出RS驅(qū)動模塊10的驅(qū)動時鐘由高速更改為低速，使上行數(shù)據(jù)傳輸通道進入低速率模式；當(dāng)解析到脫離低功耗命令時，通知時鐘模塊19將上行輸入RS驅(qū)動模塊9和上行輸出RS驅(qū)動模塊10的驅(qū)動時鐘由低速更改為高速，使上行數(shù)據(jù)傳輸通道再次進入高速率模式。
[0028]S4、用戶配置命令經(jīng)過下行輸入RS驅(qū)動模塊7后一方面送達8B/10B解碼模塊15，同時復(fù)制一份送達下行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊13，經(jīng)由下行輸出RS驅(qū)動模塊8和下行輸出RS485接口 2轉(zhuǎn)發(fā)給下級采集站，完成命令的逐級下發(fā)。
[0029]S5、對于上行數(shù)據(jù)傳輸通道而言，下級采集站發(fā)送過來的數(shù)據(jù)經(jīng)由上行輸入RS485接口 3和上行輸入RS驅(qū)動模塊9到達上行轉(zhuǎn)發(fā)緩存模塊14，再經(jīng)由上行輸出RS驅(qū)動模塊10和上行輸出RS485接口 4轉(zhuǎn)發(fā)給上級采集站。本地數(shù)據(jù)緩存模塊21對本地ADC變換得到的數(shù)據(jù)進行緩存，并發(fā)送給8B/10B編碼模塊16。8B/10B編碼模塊16將8_bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10-bit數(shù)據(jù)，并發(fā)送給上行輸出RS驅(qū)動模塊10 ;上行輸出RS驅(qū)動模塊10按照特定RS485幀協(xié)議構(gòu)建本地幀，并通過上行輸出RS485接口 4發(fā)送給上級采集站，完成數(shù)據(jù)的逐級上傳。
[0030]本發(fā)明的工作原理:
每個采集站中實現(xiàn)為兩路RS485傳輸通道，其中一路作為上行數(shù)據(jù)傳輸通道，另一路作為下行命令傳輸通道，兩路RS485傳輸通道采用不同的傳輸速率以節(jié)省功耗，驅(qū)動邏輯中設(shè)計了兩套時鐘驅(qū)動頻率，可動態(tài)切換調(diào)整RS485驅(qū)動時鐘頻率，從而達到動態(tài)調(diào)整RS485傳輸速率的目的。具體實現(xiàn)中，采用FPGA直接驅(qū)動RS485芯片，由FPGA內(nèi)部實現(xiàn)RS485驅(qū)動邏輯以及實現(xiàn)高速率所必須的8B/10B編碼模塊，此外為了實現(xiàn)高低速率的切換，F(xiàn)PGA內(nèi)部實現(xiàn)時鐘模塊通過更改驅(qū)動時鐘頻率來更改RS485接口的傳輸速率。
[0031]如圖2所示，系統(tǒng)上電時，兩路RS485傳輸通道均工作于低速率模式(1Mbps)，同時進入通道判定狀態(tài)，等待系統(tǒng)軟件發(fā)送通道判定命令。采集站將收到判定命令的通道確定為下行命令傳輸通道，另一通道為上行數(shù)據(jù)傳輸通道，時鐘模塊更改上行數(shù)據(jù)傳輸通道的驅(qū)動時鐘，使上行數(shù)據(jù)傳輸通道進入高速率模式(24Mbps)，而下行命令傳輸通道仍然為低速率模式(1Mbps)，從而達到節(jié)省系統(tǒng)功耗的