Page 31 - 应用声学2019年第5期

第 38 卷 第 5 期 郝小龙等： 声波测井存储模块的快速检测系统和补偿方法 783

对存储器大数据块的错误校验纠错(Error checking
0 引言
and correction, ECC) 算法，该算法具备定位及纠
正单比特错误，并发现双比特错误的能力 [6] ；肖红
为了提高探测深度和方位分辨率，新一代方位
兵等 [7] 、邹骁等 [8] 、Hao 等 [9] 分别设计了随钻声波
远探测声波测井仪采用阵列化的方位接收换能器
测井工作条件下的存储器控制器和数据存储管理
并记录更长时间的全波列数据 [1] ，每个深度点的
策略。
数据量能够达到 4 Mbits。如果采用电缆实时传输
本文在前人研究的基础上，设计了基于通用存
所有数据，最大测井速度仅为 60 m/h 左右。为此，
储器测试座的硬件测试环境，编写了基于MSComm
实际仪器中采用了井下存储全部数据而只上传部
控件的上位机控制软件，开发了包含功能分区、
分抽查数据的工作方式，使仪器的测井速度达到
ECC 算法以及模拟实际测井温度环境的存储器测
480 m/h [2−3] 。声波测井仪器在井下高温恶劣环境
试管理策略，测试了不同存储器在高温老化时出现
中工作，存储器在高温下的可靠性是仪器存储功能
故障的类型和严重程度，分析了ECC算法对存储器
稳定运行的关键。受工艺水平的限制，目前的存储
使用的温度补偿效果，高效地完成了存储器的筛选
器在测井高温 (175 C 甚至更高) 条件下会出现比
◦
工作。
特位翻转、坏块、读写错误甚至彻底损坏等故障。因
此，使用前筛选出高温下稳定的存储器并设计有效
1 系统硬件设计
的温度补偿算法是非常必要的。
电子元件的失效曲线为浴盆型，即早期失效的 图1 为基于 DSP处理器的 Flash 高温老化实验
概率远远大于中间使用阶段失效的概率。基于这 系统，其中虚线框中的 DSP 和以插拔方式安装的
一规律，为了提高测井仪器高温下的可靠性，通过 Flash 测试座被设计在同一块高温电路板上。DSP
一定时间的高温老化实验进行元器件的筛选是常 通过普通 IO 管脚模拟的时序访问 Flash 存储器，通
用的途径 [4] 。设计一种简易的存储器高温老化检 过 USB-TTL 模块与上位机连接以接收测试命令并
测系统有助于高效地进行存储器的筛选，同时可以 上传测试结果。Flash 在 DSP 的控制下，接收数据
评估温度补偿算法的效果。存储器检测系统的关 总线 (IO7-IO0)上的命令、地址或数据，然后按照相
键在于设计它的访问接口和测试策略以保证检测 应的时序完成数据读写、块擦除及相应的组合操作。
的有效性和简易性，研究者们在这方面做了许多工 USB-TTL模块通过FT2232和MAX3232两个接口

作。微软公司的 FAT32 文件系统提供了一种对存 芯片，实现了USB与UART两种数据传输格式的转
储设备进行访问的机制 [5] ；三星公司提供了一种针 换，建立了DSP和上位机通信的桥梁。

CE1-CE4
WE/RE
USB-TTL UART ALE/CLE Flash
വڱ DSP IO7-IO0 ฾តऐ
RB1-RB4
WP

图 1 系统硬件设计的原理框图
Fig. 1 Hardware schematic diagram of system
图 2 为设计的 Flash 测试座的实物图，包括夹 类组合，形成了 2 组双排插针接口 (P1 和 P2)，该接
持模块和转换模块两部分。夹持模块为定制的高温 口同时起着安装固定和信号传递的作用。不同容
老化测试座，它可以对符合开放NAND 闪存接口协 量的存储器在内部一般按照片、区 (plane)、块、页
议 (Open NAND flash interface, ONFI)、引脚数为 几级地址结构进行组织，外部访问接口的差异在
48个、间距为 0.5 mm、封装形式为薄型小尺寸封装 片选信号 (Chip select, CE) 上。为了满足不同容量
(Thin small outline package, TSOP)的存储器进行 存储器的测试要求，DSP 能够控制所有片选信号
测试。转换模块将夹持模块的 48 个引脚线进行分 (CE1∼CE4)。该设计不仅避免了焊接测试法对芯