测井地面采集面板单板机BIOS的修改与应用

罗永林,刘似晏,聂春明

(中国石油集团测井有限公司辽河分公司,辽宁盘锦124011)

0 引 言

测井地面采集面板使用大量单板机进行系统控制和采集,如ECLIPS-5700采集箱体中MVME162 PA-344SE单板机、LOGIQ采集箱体中的单板机以及绞车面板中的各种单板机。系统当前的硬件配置和用户设定参数都保存在CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)中。CMOS是可读写的随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)芯片,由3 V钮扣锂电池供电。当电池电能耗尽时,存放在CMOS中的数据会丢失,开机时CMOS校验和出现错误,CMOS的数据会被BIOS中的系统设置程序自动加载成出厂默认值,用户在COMS中设置的显示器类型、中断、DMA等参数发生变化,单板机无法按照用户的设置指定和分配系统资源,设备无法正常工作。一般采用更换钮扣电池、重新设置CMOS的方法来解决此类问题。由于测井地面采集面板的单板机与其他采集控制卡集成在一个箱体中,有些测井地面采集面板没有现成的显示器接口和键盘接口,不方便电池更换及CMOS设置;并且更换电池后,电能耗尽时此类问题将重复出现。

该文采用修改基本输入输出系统(Basic Input Output System,BIOS)参数的方法,将BIOS中的系统设置程序的默认值修改为测井地面采集面板需要的配置参数值,当后备电池电能耗尽、重启系统时,BIOS自动将系统设置的默认值加载到CMOS存储器中,这时CMOS中的内容就是用户需要的参数值,测井地面采集面板不会因为电池电能耗尽而不能正常工作。通过修改BIOS参数的方法,可以大大减少测井地面采集面板的故障率。

1 单板机控制设备在CMOS电能耗尽时的故障现象

单板机电池电能耗尽后,测井地面采集面板开机会出现各种故障。CMOS电能耗尽时,带有液晶屏的测井地面采集面板会提示故障信息,没有液晶屏的测井地面采集面板无法提示故障信息。

CMOS电池电能耗尽后引起的故障种类很多,大致可以归纳为3类。①系统无法正常启动,在屏幕上会提示一些错误信息,如下:Floppy disk(S) fail (40),CMOS checksum error-Defaults loaded,Press F1 continue,Del to enter setup。②CMOS设置被恢复成出厂默认值,显示器的类型、分辨率不正确,造成液晶屏无法正常显示,会出现花屏现象。③用户指定的中断、DMA等控制参数会发生变化,使用单板机的设备无法按照用户的设置正确地控制系统工作,造成测井地面采集面板瘫痪;常常表现为在基地做生产准备时设备工作正常,而到了施工现场再开机设备工作出现异常;或者好用的设备在停用一段时间后,开机运行不能正常工作。

出现以上问题,首先要检查CMOS钮扣电池是否有电,如果电池没电可以通过更换钮扣电池、重新设置CMOS的方法进行修复。但是现场大多数用户不具备完成这种修复工作的能力,导致占井时间增加、测井效率降低;即使具备更换钮扣电池、重新设置CMOS的能力,电池电能耗尽后又会出现同样故障。该文提出的修改BIOS的方法可以永久解决此类问题。

2 修改单板机BIOS的方法

BIOS是主板上的一块电可擦除只读存储器(EPROM或EEPROM)芯片,里面装有系统重要信息和系统参数的设置程序(BIOS Setup程序)。CMOS是主板上的一块可读写的随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)芯片,保存的是关于系统配置的具体参数。通过BIOS中的设置程序即可对CMOS参数进行修改。

单板机出厂时,BIOS会驻留一组系统默认值。当后备电池电能耗尽后CMOS存储器数据丢失时,BIOS设置程序会将系统默认值加载到CMOS存储器中,单板机在启动时会按照CMOS的默认值控制单板机的启动和资源分配,这些自动分配的资源并不能满足测井地面采集面板的需求。

通过专用工具可以读取BIOS EPROM的内容,根据用户需要将BIOS的系统默认值修改为测井地面采集面板需要的配置参数,然后通过专用工具将新的配置参数写回BIOS EPROM中。即使CMOS内容丢失了,开机时加载到CMOS中的系统默认值也会和用户设置的值一致,测井地面采集面板仍能正常工作。

3 BIOS的分类和修改工具

市面上广泛使用的BIOS类型主要有Award BIOS、AMI BIOS、Phoenix BIOS、Insyde。目前各种测井地面采集面板中使用的单板机其BIOS绝大多数是Award BIOS,其修改程序包括:BIOS读取和刷新程序(AWDFLASH.EXE),识别BIOS版本的程序(CTBIOS.EXE),可显示、导入、导出及修改BIOS文件的程序(CBROM.EXE),对BIOS的二进制文件内容进行修改的程序(MODBIN.EXE)。

在修改BIOS系统设置程序的默认值时,需要用到AWDFLASH.EXE和MODBIN.EXE这2个程序。由于BIOS的版本和使用的EPROM芯片型号不同,其读取和刷新程序的版本也不一样。开机时屏幕上会显示BIOS的版本号,应根据显示的版本号和BIOS EPROM的型号确定需要使用的刷新和修改程序。在对单板机BIOS进行刷新时,要求技术人员必须对修改工具的使用非常熟悉,否则会造成单板机无法工作。

4 修改BIOS的步骤

在测井系统中,不同种类的测井地面采集面板,即使使用同一种单板机,其CMOS设置的参数也不同。技术人员必须明确测井地面采集面板中各接口电路需要使用的单板机资源,才能根据面板的资源需求,正确地修改BIOS出厂默认值。

哈里伯顿公司LOGIQ地面系统的测井地面采集面板(DIMP)和绞车面板(SDDP)使用同一款单板机,以DIMP、SDDP面板为例,说明如何修改BIOS。DIMP及SDDP面板内部都嵌入了各种采集卡、控制卡和通讯卡,其接口电路的中断、DMA通道都是固定的,如果有液晶屏,屏幕的类型和分辨率也是固定的。在修改BIOS时,测井地面采集面板中的各种接口卡需要占用的资源必须保留,不能被其他设备占用,测井地面采集面板才能正常工作(见表1、表2)。

表1 DIMP测井地面采集面板单板机需要保留的资源

表2 SDDP绞车面板单板机需要保留的资源

对单板机BIOS进行修改时,芯片设置默认值(Chipset Setup Default)选项中必须保留这些中断和DMA,不能被系统自动分配给其他设备使用。BIOS的修改分5步进行。

(1)准备工作。将一块闪存卡制作成DOS引导盘,将AWDFLASH.EXE、MODBIN.EXE程序拷贝到闪存卡中;打开DIMP采集箱体,将键盘、鼠标、显示器连接到单板机上,并将闪存卡插到单板机的闪存卡槽中。

(2)BIOS EPROM的读取和保存。打开单板机供电电源,在纯DOS环境下运行AWDFLASH.EXE程序。显示“File Name to Program:”,输入刷新BIOS的二进制文件,按回车健,显示“Save Current BIOS as:”,输入文件名称dimp.bin,回车后开始读取单板机BIOS EPROM的内容,并保存到dimp.bin文件中(见图1)。

图1 读取单板机BIOS和刷新BIOS

(3)运行修改BIOS的程序,加载读取的BIOS数据。在纯DOS环境下运行MODBIN.EXE程序,将光标移到“Load File”选项,选择读取的BIOS文件并回车,将dimp.bin二进制文件加载到MODBIN.EXE程序中(见图2);然后按“↓”键,将光标移到“Chipset Setup Default”位置并回车,进入BIOS设置程序的出厂默认值设置界面(见图3)。

图2 MODBIN.EXE程序主界面

(4)将BIOS中设置程序的默认值修改为用户需要的配置参数。在“Chipset Setup Default”界面,利用“PgUp/PgDn”键进行翻页,利用“+/-”键进行设置,将各页的“BIOS Default”和“Setup Default”中的各项内容修改为表1所要求的设置;在指定中断、DMA时,确认各页内容设置正确,没有冲突,按回车键,回到图2所示界面;按“↑”键选中“Update File”并回车,将更新后的内容写回dimp.bin文件。

(5)将修改后BIOS设置程序的默认值写入EPROM。在纯DOS环境下再次运行AWDFLASH.EXE程序(见图1)。在“File Name To Program:”对应的文本框中输入“dimp.bin”,将修改后的文件写回BIOS EPROM芯片。

经过以上步骤就将单板机BIOS设置程序的默认值修改成DIMP采集面板需要的配置参数。利用同样的方法和步骤,可以对SDDP面板中单板机的BIOS按照表2进行修改。

测井地面采集面板使用的单板机虽然种类不同,但都可以使用同样的方法对BIOS默认值进行修改。根据BIOS的版本选用相应版本的修改工具,解决钮扣电池电能耗尽后CMOS设置丢失的问题。

5 应用情况

利用上述修改单板机BIOS的方法,将单板机BIOS中设置程序的默认值改为当前系统需要的CMOS参数,在单板机的CMOS电池电能耗尽重启系统时,就会被恢复成系统默认配置参数,该配置参数值和当前系统所需设置一致。即使电池电能耗尽,系统仍能正常工作。

目前已对ECLIPS-5700系统中的5712绞车面板和EXCELL-2000系统中的DEMP面板、SDDP绞车面板中的单板机BIOS进行了修改。修改后这些面板不再出现因纽扣电池电能耗尽导致花屏、测井地面采集面板无法正常工作的问题。

6 结 论

(1)本文介绍的BIOS修改方法,在电池电能耗尽时,CMOS的参数仍保持为用户所需的设置值,不影响系统工作。

(2)该方法应用于测井地面采集面板,经过验证,减少了故障率,提高了施工效率。这种修改BIOS默认设置参数的方法适合多种测井地面采集面板,是解决电池电能耗尽导致设备故障的有效手段。