随着石油测井勘探的深入和发展,随钻测井仪器以其众多优点逐渐替代传统电缆类测井仪器,应用于大斜度井、水平井测井钻探开发中。随钻电阻率测井仪器是随钻测井中的重要组成部分,本课题以随钻电阻率测井仪的研制为背景,主要对仪器中主控子系统的研制进行深入研究。随钻测井仪的设计面临高温、高压和高振动工作环境的挑战,同时,仪器要求具有较高的系统控制可靠性、通信可靠性、数据存储可靠性。针对以上挑战,本文在系统设计方法,硬件设计和软件系统设计、测井数据存储、通信协议设计等方面充分考虑仪器工作的恶劣工作条件和可靠性要求,提出了相应的解决措施。为保证系统的稳定可靠,同时提高设计效率,本文采用一种流程化的电子系统设计方法,进行系统软硬件设计。首先设计了随钻电阻率测井仪主控子系统电路方案。以高性能DSP控制器为核心,设计了主控子系统硬件电路。同时,对影响系统信号完整性的因素进行了分析,并应用于主控板PCB设计。本文以先模块后系统的方式进行硬件调试。按照可靠性和误码率等要求,本文设计了随钻电阻率测井系统软件和通信协议。设计了一种嵌入式实时软件系统,该系统具有中断驱动的前后台结构,具有较高实时性和可靠性。同时,按照软件系统框架,分别设计了各模块驱动软件和前后台软件程序。本文重点对远距离、高速率、高可靠性嵌入式系统内和系统间通信协议进行了研究。针对仪器特点,提出了两种类型的通信总线：IBUS总线、SPBUS总线。IBUS,总线基于抗干扰能力较强的RS485标准,用于仪器内部通信和测井数据高速远距离下载。参照OSI模型设计了一种精简通信协议。采用地址匹配,总和校验,超时重发,错误自动恢复,冲突检测等技术手段,提高通信可靠性。SPBUS总线用于仪器间通信,底层采用曼彻斯特编码,具有较强的抗干扰能力和可靠性。此外,针对随钻测井数据存储需求,本文重点对恶劣环境下的高可靠性低误码率大容量数据存储进行了深入研究。结合各类型存储器的优点,设计了一种混合存储器结构及管理软件。采用存储器坏道映射、数据缓存、FLASH固定分区、多重数据写入有效保证等技术途径,提高数据存储可靠性。采用地址索引,动态文件分配的方式,进行仪器参数表存储设计。最后对系统进行了系统测试和高温测试,特别是对系统高温性能进行不断改进设计,最终实现了系统预定指标和功能要求。本课题研究工作为随钻电阻率测井仪的型号机研制奠定了坚实的基础,并为恶劣条件下工作的高通信、控制、存储可靠性的仪器研究设计提供了研究参考和技术实现方案。