CT仿真数据存储与高速传输装置设计

发布时间：2017-09-08 10:37

  本文关键词：CT仿真数据存储与高速传输装置设计

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【摘要】：计算机断层扫描(Computed Tomography)简称CT,是电子计算机和X射线相结合,应用到医学领域的重大突破,它使传统的X线诊断技术进入了计算机处理、数字图像显示的新时代。CT已经发展到多层螺旋CT,它突破了传统CT的设计,采用滑环技术,将电源电缆和一些信号线与固定机架内不同金属环相连运动的X射线管和探测器滑动电刷与金属环导联。球管和探测器不受电缆长度限制,沿人体长轴连续匀速旋转,扫描床同步匀速递进,扫描轨迹呈螺旋状前进,可快速、不间断地完成容积扫描。由于它的特殊诊断价值,多层螺旋CT已被广泛地应用于临床。本文结合东软医疗系统有限公司的新一代CT系统研发项目,提出了基于FPGA的CT数据存储与高速传输装置设计。本文首先对CT进行了概述,介绍了CT系统的基本原理,整体结构以及各部分的功能,并且同时分析了国内外CT的发展状况,接下来对本次设计中所采用的相关器件及技术进行了详细的阐述。本文通过分析下一代CT系统的功能及需求,提出了通过FPGA技术来实现存储与高速传输设计的方案,并确定了各个器件的结构,重点阐述了各器件的选型,设计与实现。本设计采用Xilinx最新一代7系列FPGA,采用RLDRAM进行数据的缓存,极大地提升了数据读取速率,并应用GTx收发器作为设计的物理层,Aurora 8B/10B通讯协议作为协议层,实现数据的高速传输。通过对此设计进行调试与性能测试,结果证明本文提出的设计完全符合CT系统的工作时序和功能要求。最后针对设计中存在的不足,提出了一些相应的改进措施。
【关键词】：CT FPGA 数据存储 高速传输
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333;R814.42
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 CT系统发展状况10-11
• 1.1.1 单层螺旋CT10
• 1.1.2 多层螺旋CT10-11
• 1.2 CT系统物理原理11
• 1.3 CT装置的基本结构11-13
• 1.4 国内外研究现状与存在问题13
• 1.5 课题背景及意义13-14
• 1.6 本文研究内容14-15
• 第2章 EDA技术概述15-22
• 2.1 FPGA概述15-17
• 2.1.1 FPGA的基本结构15-16
• 2.1.2 CPLD的基本结构16-17
• 2.1.3 FPGA/CPLD的区别17
• 2.2 FPGA设计流程17-19
• 2.3 数字系统设计方法19-20
• 2.3.1 自顶向下的设计19
• 2.3.2 自底而上的设计19-20
• 2.4 开发平台介绍20
• 2.5 系统总体设计20-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第3章 CT数据存储系统设计22-33
• 3.1 存储器的分类22-23
• 3.1.1 RAM(随机存取存储器)22-23
• 3.1.2 ROM(只读存储器)23
• 3.2 存储芯片选择23-27
• 3.2.1 RLDRAM和QDR2+SRAM对比24
• 3.2.2 RLDRAM和DDR3 SDRAM对比24-27
• 3.3 性能指标可行性分析27
• 3.3.1 数据读写速度可行性分析27
• 3.3.2 时钟相位差异调整可行性分析27
• 3.3.3 数据总线冲突可行性分析27
• 3.4 产品架构27-29
• 3.5 方案结论29
• 3.6 MT49H32M18芯片介绍29-32
• 3.7 本章小结32-33
• 第4章 高速传输系统硬件设计33-54
• 4.1 高速串行I/O的相关技术33-34
• 4.2 高速串行输出方案定制34-39
• 4.2.1 设计方案比较35-37
• 4.2.2 通道歪斜37-38
• 4.2.3 延时分析38
• 4.2.4 其他分析38-39
• 4.3 7系列收发器概述39-45
• 4.3.1 GTX收发器结构简介40-42
• 4.3.2 通道锁相环42-45
• 4.4 时钟模块设计45-47
• 4.5 GTX工作模式介绍47-48
• 4.6 COMMA对齐48-49
• 4.7 GTX复位流程49-50
• 4.8 SFP+光纤端口设计50-52
• 4.9 本章小结52-54
• 第5章 高速传输系统软件设计54-66
• 5.1 8B/10B编码介绍54-57
• 5.1.1 8B/10B编码原理54-56
• 5.1.2 8B/10B编码模块设计56-57
• 5.2 Aurora 8B/10B通讯协议57-60
• 5.2.1 典型的连接功能方案57-58
• 5.2.2 Aurora中的数据流58-59
• 5.2.3 帧类型59
• 5.2.4 流量控制59-60
• 5.2.5 固有流量的控制60
• 5.2.6 用户流量控制60
• 5.3 Aurora 8B/10B核定制60-64
• 5.3.1 AXI4-Stream位排序61-62
• 5.3.2 数据传输62-64
• 5.4 Aurora 8B/1OB IP核生成64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 CT仿真数据存储与高速传输装置测试66-70
• 6.1 存储系统开发板通讯建立66-68
• 6.2 数据传输系统开发板通讯建立68-69
• 6.3 本章小结69-70
• 第7章 总结与展望70-71
• 7.1 本研究的总结70
• 7.2 本研究的局限性和展望70-71
• 参考文献71-73
• 致谢73

【共引文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 姚远;基于JTAG接口实现ARM对FPGA的Firmware远程配置[D];沈阳航空航天大学;2011年

2 高丽娜;医用CT机X射线管W/Mo/石墨阳极靶材的研究[D];西安理工大学;2009年

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本文编号：813536