一種平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)，具體包括FPGA系統(tǒng)和時(shí)序控制模塊，所述FPGA系統(tǒng)用于完成與所述PC機(jī)的信息通訊和數(shù)據(jù)傳輸，并控制所述時(shí)序控制模塊的具體動(dòng)作執(zhí)行，所述FPGA系統(tǒng)具體包括：千兆以太網(wǎng)模塊，MicroBlaze模塊，數(shù)據(jù)控制接口模塊和SDRAM控制模塊。該平板探測(cè)器不僅能提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性、節(jié)省布局面積，提高代碼的可靠性和可維護(hù)性，而且可在更短的時(shí)間內(nèi)完成圖像的采集和傳輸，縮短了圖像等待時(shí)間。
【專利說(shuō)明】一種平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線探測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在X射線探測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，平板探測(cè)器的主要電路設(shè)計(jì)普遍采用FPGA (FieldProgrammable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)結(jié)合 MCU (Micro Control Unit,微控制單元)的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)平板探測(cè)器的控制，其中FPGA普遍用于接收上層MCU的指令來(lái)完成平板探測(cè)器的各種實(shí)質(zhì)性動(dòng)作，包括TFT屏的時(shí)序驅(qū)動(dòng)脈沖的產(chǎn)生、發(fā)生器曝光的控制、TFT屏的刷新、圖像數(shù)據(jù)的采集以及各種寄存器的配置等功能；而MCU例如ARM、Power PC等來(lái)實(shí)現(xiàn)通訊傳輸?shù)目刂?，完成?duì)PC機(jī)各種命令的解析、執(zhí)行控制以及通訊機(jī)制的建立等，完成對(duì)下層FPGA的動(dòng)作控制以及狀態(tài)查詢，同時(shí)完成圖像數(shù)據(jù)的傳輸。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的方案雖然可以保證平板探測(cè)器的采集性能，但增加了開(kāi)發(fā)成本，并增加了布局難度，延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)，不僅能提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性、節(jié)省布局面積，提高代碼的可靠性和可維護(hù)性，而且可在更短的時(shí)間內(nèi)完成圖像的采集和傳輸，縮短了圖像等待時(shí)間。
[0005]一種平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)，所述通訊控制系統(tǒng)包括FPGA系統(tǒng)和時(shí)序控制模塊，其中:
[0006]所述FPGA系統(tǒng)用于完成與所述PC機(jī)的信息通訊和數(shù)據(jù)傳輸，并控制所述時(shí)序控制模塊的具體動(dòng)作執(zhí)行，所述FPGA系統(tǒng)具體包括:
[0007]千兆以太網(wǎng)模塊，用于PC機(jī)控制命令的接收與發(fā)送，并進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸；
[0008]MicroBlaze模塊，用于解析所述千兆以太網(wǎng)模塊接收的PC機(jī)控制命令，協(xié)調(diào)控制各個(gè)模塊的先后動(dòng)作；
[0009]數(shù)據(jù)控制接口模塊,用于接收所述MicroBlaze模塊的指令,控制所述時(shí)序控制模塊的動(dòng)作，并查詢其動(dòng)作狀態(tài)，以及接收來(lái)自所述時(shí)序控制模塊的圖像數(shù)據(jù)；
[0010]SDRAM控制模塊，用于緩存來(lái)自所述數(shù)據(jù)控制接口模塊的圖像數(shù)據(jù)，并將緩存的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)所述千兆以太網(wǎng)模塊發(fā)送給所述PC機(jī)。
[0011]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，該平板探測(cè)器不僅能提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性、節(jié)省布局面積，提高代碼的可靠性和可維護(hù)性，而且可在更短的時(shí)間內(nèi)完成圖像的采集和傳輸，縮短了圖像等待時(shí)間。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所述MicroBlaze模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例所述方法基于FPGA系統(tǒng),借助MicroBlaze (Xilinx的微處理器軟核)嵌入式軟核，并結(jié)合千兆以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了平板探測(cè)器的采集控制及通訊控制。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供的平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述通訊控制系統(tǒng)主要包括FPGA系統(tǒng)I和時(shí)序控制模塊3，其中FPGA系統(tǒng)I是整個(gè)平板探測(cè)器的核心部分，用于完成與PC機(jī)2的信息通訊和數(shù)據(jù)傳輸，并控制時(shí)序控制模塊3的具體動(dòng)作執(zhí)行，所述FPGA系統(tǒng)I具體包括:
[0017]千兆以太網(wǎng)模塊11，用于PC機(jī)2控制命令的接收與發(fā)送，并進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸；
[0018]MicroBlaze模塊12，用于解析所述千兆以太網(wǎng)模塊11接收的PC機(jī)2控制命令，協(xié)調(diào)控制各個(gè)模塊的先后動(dòng)作；
[0019]數(shù)據(jù)控制接口模塊13,用于接收所述MicroBlaze模塊12的指令,控制所述時(shí)序控制模塊3的動(dòng)作，并查詢其動(dòng)作狀態(tài)，以及接收來(lái)自所述時(shí)序控制模塊3的圖像數(shù)據(jù)；
[0020]SDRAM控制模塊14，用于緩存來(lái)自所述數(shù)據(jù)控制接口模塊13的圖像數(shù)據(jù)，并將緩存的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)所述千兆以太網(wǎng)模塊11發(fā)送給所述PC機(jī)2。
[0021 ] 具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，上述PC機(jī)2將配置命令參數(shù)以及通訊命令參數(shù)通過(guò)千兆以太網(wǎng)模塊11發(fā)送給MicroBlaze模塊12，MicroBlaze模塊12對(duì)PC機(jī)2發(fā)過(guò)來(lái)的PC機(jī)控制命令進(jìn)行解析，提取具體參數(shù)如:曝光時(shí)間、曝光方式、數(shù)據(jù)讀取模式、刷新模式等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)序控制模塊3的具體動(dòng)作的觸發(fā)；同時(shí)MicroBlaze模塊12按照通訊命令參數(shù)執(zhí)行具體的操作，操作執(zhí)行完畢后再通過(guò)千兆以太網(wǎng)模塊11告知PC機(jī)2，從而實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)2的交互通訊。
[0022]另外,在所述MicroBlaze模塊12解析PC機(jī)2控制命令時(shí),通過(guò)所述數(shù)據(jù)控制接口模塊13對(duì)所述時(shí)序控制模塊3發(fā)起一系列的觸發(fā)動(dòng)作，諸如時(shí)序控制模塊3中寄存器的配置、平板探測(cè)器電荷的刷新以及圖像數(shù)據(jù)的讀取等，并對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)的查詢，判斷觸發(fā)動(dòng)作是否完成。
[0023]上述MicroBlaze模塊12在協(xié)調(diào)控制各個(gè)模塊的先后動(dòng)作時(shí)，具體過(guò)程為:
[0024]當(dāng)MicroBlaze模塊12通過(guò)數(shù)據(jù)控制接口模塊13對(duì)時(shí)序控制模塊3實(shí)施數(shù)據(jù)讀取動(dòng)作時(shí)，MicroBlaze模塊12同時(shí)關(guān)閉千兆以太網(wǎng)模塊11中的命令通道，開(kāi)啟千兆以太網(wǎng)模塊11中的數(shù)據(jù)通道；
[0025]MicroBlaze模塊12進(jìn)一步激活SDRAM控制模塊14的性能，將來(lái)自于時(shí)序控制模塊3的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)控制接口模塊13在SDRAM控制模塊14中緩存，并通過(guò)千兆以太網(wǎng)模塊11中的數(shù)據(jù)通道將緩存的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)2，以完成圖像數(shù)據(jù)的采集。
[0026]上述千兆以太網(wǎng)模塊11、數(shù)據(jù)控制接口模塊13和SDRAM控制模塊14均采用FPGA的硬件logic來(lái)實(shí)現(xiàn)，而MicroBlaze模塊12采用嵌入式軟核，利用EDK (EmbeddedDevelopment Kit,嵌入式開(kāi)發(fā)套件)環(huán)境選擇所使用的IP cores來(lái)較為完善的嵌入式硬件處理系統(tǒng)，同時(shí)利用SDK環(huán)境編寫軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，軟件和硬件的結(jié)合完成了MicroBlaze模塊12的整體功能，下面對(duì)MicroBlaze模塊12中包含的各個(gè)模塊進(jìn)行具體說(shuō)明，如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所述MicroBlaze模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2中MicroBlaze模塊12進(jìn)一步包括:
[0027]判斷PC的命令參數(shù)屬性模塊121，用于通過(guò)GPIO來(lái)接收所述PC機(jī)發(fā)來(lái)的命令參數(shù)，并通過(guò)預(yù)先約定的標(biāo)志位來(lái)區(qū)分命令參數(shù)屬性，完成命令參數(shù)的分類；這里，PC機(jī)與FPGA的命令參數(shù)分為配置命令參數(shù)和通訊命令參數(shù),配置命令參數(shù)包含各種配置信息用于配置下層不同的狀態(tài)及特性，通訊命令參數(shù)代表PC機(jī)下發(fā)的不同指令；
[0028]命令參數(shù)的解析模塊122，用于預(yù)先對(duì)命令參數(shù)各個(gè)bit位賦予不同的功能碼，在接收到命令參數(shù)后，提取各個(gè)bit位功能碼，并解析為實(shí)際意義；例如曝光時(shí)間、曝光方式、數(shù)據(jù)讀取模式、刷新模式等，從而保證PC機(jī)配置的有效執(zhí)行，上述命令參數(shù)中包含各種配置信息用于配置下層不同的狀態(tài)及特性；
[0029]外圍模塊的開(kāi)啟關(guān)閉控制模塊123，用于利用GPIO控制各個(gè)外圍模塊在不同采集階段的狀態(tài)，且每個(gè)GPIO控制不同模塊的不同狀態(tài)；例如在PC機(jī)與FPGA進(jìn)行通訊命令時(shí)，SDRAM模塊要處于關(guān)閉狀態(tài)；在FPGA與PC機(jī)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，SDRAM模塊處于開(kāi)啟狀態(tài)，同時(shí)千兆以太網(wǎng)模塊中命令傳輸通道處于關(guān)閉狀態(tài)等等，從而保證各個(gè)模塊有條不紊的執(zhí)行操作，確保采集過(guò)程的有序進(jìn)行；
[0030]動(dòng)作觸發(fā)及動(dòng)作狀態(tài)查詢模塊124，用于預(yù)先設(shè)置地址寄存器，其中不同地址對(duì)應(yīng)不同的操作，且在同一地址中，預(yù)先設(shè)置不同的動(dòng)作內(nèi)容；并利用預(yù)先設(shè)置的狀態(tài)寄存器來(lái)監(jiān)測(cè)動(dòng)作的執(zhí)行情況并時(shí)時(shí)記錄更新；該模塊主要是針對(duì)下層時(shí)序控制模塊，保證諸如時(shí)序控制模塊中寄存器的配置、平板探測(cè)器電荷的刷新以及圖像數(shù)據(jù)的讀取等動(dòng)作的準(zhǔn)確觸發(fā)，同時(shí)能夠時(shí)時(shí)了解該動(dòng)作的執(zhí)行情況，確保了下一動(dòng)作觸發(fā)的及時(shí)性；
[0031]通訊命令參數(shù)的執(zhí)行與響應(yīng)模塊125，用于根據(jù)預(yù)先定義的通訊命令參數(shù)的不同意義來(lái)執(zhí)行不同的操作，并接收相應(yīng)意義的命令響應(yīng)確認(rèn)參數(shù)；該通訊命令參數(shù)的執(zhí)行與響應(yīng)模塊提升了問(wèn)題定位機(jī)制，能夠定位問(wèn)題出現(xiàn)在哪部分操作的執(zhí)行過(guò)程中，縮小查錯(cuò)范圍，有助于高效解決采集中出現(xiàn)的問(wèn)題，該模塊是通過(guò)讀寫GPIO來(lái)實(shí)現(xiàn)，確保了 PC機(jī)與FPGA之間的高效通訊。
[0032]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的平板探測(cè)器不僅能提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性、節(jié)省布局面積，提高代碼的可靠性和可維護(hù)性，而且可在更短的時(shí)間內(nèi)完成圖像的采集和傳輸，縮短了圖像等待時(shí)間，為平板探測(cè)器整體性能的提升提供了有力的保障。
[0033]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊控制系統(tǒng)包括FPGA系統(tǒng)和時(shí)序控制模塊，其中: 所述FPGA系統(tǒng)用于完成與所述PC機(jī)的信息通訊和數(shù)據(jù)傳輸，并控制所述時(shí)序控制模塊的具體動(dòng)作執(zhí)行，所述FPGA系統(tǒng)具體包括: 千兆以太網(wǎng)模塊，用于PC機(jī)控制命令的接收與發(fā)送，并進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸；MicroBlaze模塊，用于解析所述千兆以太網(wǎng)模塊接收的PC機(jī)控制命令，協(xié)調(diào)控制各個(gè)模塊的先后動(dòng)作； 數(shù)據(jù)控制接口模塊，用于接收所述MicroBlaze模塊的指令，控制所述時(shí)序控制模塊的動(dòng)作，并查詢其動(dòng)作狀態(tài)，以及接收來(lái)自所述時(shí)序控制模塊的圖像數(shù)據(jù)； SDRAM控制模塊，用于緩存來(lái)自所述數(shù)據(jù)控制接口模塊的圖像數(shù)據(jù)，并將緩存的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)所述千兆以太網(wǎng)模塊發(fā)送給所述PC機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)，其特征在于， 在所述MicroBlaze模塊解析PC機(jī)控制命令時(shí)，通過(guò)所述數(shù)據(jù)控制接口模塊對(duì)所述時(shí)序控制模塊發(fā)起一系列的觸發(fā)動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述MicroBlaze模塊在協(xié)調(diào)控制各個(gè)模塊的先后動(dòng)作時(shí)，具體包括: 當(dāng)所述MicroBlaze模塊通過(guò)所述數(shù)據(jù)控制接口模塊對(duì)所述時(shí)序控制模塊實(shí)施數(shù)據(jù)讀取動(dòng)作時(shí)，所述MicroBlaze模塊同時(shí)關(guān)閉所述千兆以太網(wǎng)模塊中的命令通道，并開(kāi)啟所述千兆以太網(wǎng)模塊中的數(shù)據(jù)通道； 所述MicroBlaze模塊進(jìn)一步激活所述SDRAM控制模塊的性能,將來(lái)自于所述時(shí)序控制模塊的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)所述數(shù)據(jù)控制接口模塊在所述SDRAM控制模塊中緩存，并通過(guò)所述千兆以太網(wǎng)模塊中的數(shù)據(jù)通道將緩存的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給所述PC機(jī)，以完成圖像數(shù)據(jù)的采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3其中之一所述平板探測(cè)器通訊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述MicroBlaze模塊進(jìn)一步包括: 判斷PC的命令參數(shù)屬性模塊，用于通過(guò)GPIO來(lái)接收所述PC機(jī)發(fā)來(lái)的命令參數(shù)，并通過(guò)預(yù)先約定的標(biāo)志位來(lái)區(qū)分命令參數(shù)屬性，以完成命令參數(shù)的分類； 命令參數(shù)的解析模塊，用于預(yù)先對(duì)所述命令參數(shù)各個(gè)bit位賦予不同的功能碼，在接收到所述命令參數(shù)后，提取各個(gè)bit位功能碼，并解析為實(shí)際意義； 外圍模塊的開(kāi)啟關(guān)閉控制模塊，用于利用GPIO控制各個(gè)外圍模塊在不同采集階段的狀態(tài)，且每個(gè)GPIO控制不同模塊的不同狀態(tài)； 動(dòng)作觸發(fā)及動(dòng)作狀態(tài)查詢模塊，用于預(yù)先設(shè)置地址寄存器，其中不同地址對(duì)應(yīng)不同的操作，且在同一地址中，預(yù)先設(shè)置不同的動(dòng)作內(nèi)容；并利用預(yù)先設(shè)置的狀態(tài)寄存器來(lái)監(jiān)測(cè)動(dòng)作的執(zhí)行情況并時(shí)時(shí)記錄更新； 通訊命令參數(shù)的執(zhí)行與響應(yīng)模塊，用于根據(jù)預(yù)先定義的通訊命令參數(shù)的不同意義來(lái)執(zhí)行不同的操作，并接收相應(yīng)意義的命令響應(yīng)確認(rèn)參數(shù)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103676747SQ201310717463
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】肖江艷, 唐智偉, 顏?zhàn)右? 齊越寒 申請(qǐng)人:華潤(rùn)萬(wàn)東醫(yī)療裝備股份有限公司