基于FPGA的超声诊断仪中PCI接口技术研究

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超声诊断仪是临床医学的常规检查设备。近年来,随着人们生活水平的改善、健康意识的增强以及社区医疗事业的发展,对超声诊断系统提出了更新更高的要求。医学超声成像系统主要由超声探头激励电路、回波信号接收处理电路、同步控制电路、接口电路以及计算机构成。其中,接口电路完成超声图像的暂存和传输的功能控制,计算机实现图像的存储、显示以及各种处理。 PCI(Peripheral Component Interconnect)局部总线是应用在微机领域的接口技术,它具备其他总线无法比拟的优点,如支持热插拔、传输速度快且稳定、低能耗等。PCI局部总线的引入,打破了数据传输的瓶颈,其以优异的性能成为微机总线的主流。同时PCI总线因其高性能的特点在工程各个领域中得到了广泛应用,是极具竞争力的一种总线标准。 本文介绍了一种应用在医学超声诊断系统中的PCI接口设计,并提出了一种DMA方式下实现超声图像数据传输的方法。本方案中,以FPGA作为DMA数据传输的控制核心,结构简单,灵活性强,方便易行,完全满足医学超声诊断系统实时显示图像的要求。在充分了解医用医学超声成像系统的原理、PCI2.2总线规范、DMA数据传输原理、FPGA设计原理及方法、PCI设备驱动程序原理的基础上,建立了基于DMA方式的医学超声诊断采集系统的PCI接口模型。本文采用了Altera公司的PCI核--PCI_MT32,在QuartusⅡ上完成了基于PCI总线的接口电路包括DMA控制器、乒乓缓存控制结构、数据通道FIFO等基本模块的设计工作,并在Modelsim上进行仿真。由于时间的限制,本方案在实际应用中的验证工作有待下一阶段继续进行。
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