一种基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统，包括带计算机、PCIEx8总线接口、FPGA以及与FPGA连接的外设数据缓存器，计算机带有PCIE插槽，并通过PCIE插槽与PCIE x8总线接口连接；FPGA作为PCIE x8总线接口控制核心，完成对PCIE x8总线接口的环境配置；所述FPGA通过PCIE x8总线接口接收计算机的控制信号，计算机识别驱动所述PCIE x8总线接口后，读取PCIE x8总线接口的状态信息，以及由PCIE x8总线接口向FPGA发送数据，发送数据被传输到FPGA的内部缓存区中，以便对所发送数据的处理。发明专利技术系统利用PCIE总线进行高速数据传输，其接收图像的数据速度可以达到1GB/S，可以应用于超声内镜系统以及相控阵超声内镜系统，满足实时要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统
本专利技术涉及一种图像采集接口系统，尤其涉及一种基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统。
技术介绍
超医学超声内窥镜对人体内腔的胃、肠等器官进行断层扫描成像，可检查粘膜下微小病灶，对癌症等疾病的早期诊断具有重要意义，是目前应用前景非常广阔的医疗仪器。随着医学内窥镜的不断发展，人们对医学内窥镜的成像速度和成像的质量提出越来越高需求。其中超声内窥镜采集接口系统可以解决超声内窥镜的成像速度低的问题，对于实时快速成像具有重要意义。专利CN201310519884公布的一种基于USB同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统传输速度只有16MB/S,与本专利技术的达到约1GB/S在速度上差别是非常明显的，同时本专利技术可是实现双向通信，对数据控制更加精确，同时可以发送数据到FPGA内部缓存器中，然后将该数据用于后续的图像处理中。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统。本专利技术系统利用PCIE总线进行高速数据传输，其接收图像的数据速度可以达到1GB/S，可以应用于超声内镜系统以及相控阵超声内镜系统，满足实时要求。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统，包括带计算机、PCIEx8总线接口、FPGA以及与FPGA连接的外设数据缓存器，计算机带有PCIE插槽，并通过PCIE插槽与PCIEx8总线接口连接；FPGA作为PCIEx8总线接口控制核心，完成对PCIEx8总线接口的环境配置；所述FPGA通过PCIEx8总线接口接收计算机的控制信号，在该控制信号以及外设数据缓存器和FPGA自身产生的控制信号共同作用下，FPGA将外设数据缓存器中的数据组建符合PCIE协议的数据包，由PCIEx8总线接口通过FPGA和计算机的控制下将图像数据传入到计算机中；计算机识别驱动所述PCIEx8总线接口后，读取PCIEx8总线接口的状态信息，以及由PCIEx8总线接口向FPGA发送数据，发送数据被传输到FPGA的内部缓存区中，以便对所发送数据的处理。进一步的，计算机带有的PCIE插槽满足PCIE3.0。进一步的，外设数据缓存器为DDR3。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：本专利技术基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统实现了快速传输图像数据功能，传输速度能够到达1GB/S，应用于扫描式超声内窥镜和相控阵超声内窥镜等，满足实时显示要求；双向传输模式，数据控制更加精确；通过PCIE数据总线接口，上位机可以往下位机FPGA中发送数据，用于后续的图像处理。附图说明图1是本专利技术的结构框图。图2是本专利技术接口程序的流程图。附图标记：1、计算机；2、PCIEx8数据接口；3、FPGA；4、外设数据缓存器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方案做具体描述：如图1所示，本专利技术由计算机1、PCIEx8数据接口2、FPGA3、外设数据缓存器4组成。本专利技术主要是超声图像数据采集接口设计。具体使用实例如图2所示，PCIEx8数据接口2插入到计算机1的PCIE插槽中，启动基于FPGA3的下位机和计算机1。打开上位机软件安装驱动，完成系统的初始化。当系统的初始化完成，PCIEx8数据接口2通信正常后，实现的主要功能如下有3个：功能1，读取PCIE状态信息。上位机发送对应的读取PCIE状态的数据结构，通过PCIEx8数据接口2由下位机接收，从而将FPGA3中存储PCIE状态信息发送给上位机，由上位机接收判断，防止出现由于硬件异常出现的数据传输错误以及记录传输信息等。功能2，发送数据包。PCIE将发送数据的写请求信息通过PCIEx8数据接口发送给下位机，下位机打开写使能，接收上位机中符合PCIE协议的数据包，并将数据包保存到FPGA内存中，用于后续超声图像数据的处理。功能3，接收数据包。超声成像系统采集的图像数据经过图像处理系统处理后，存放到外设数据缓存器4(本实施例为DDR3)中，FPGA作为PCIE的外部控制器所产生的控制信号和从上位机接收的PCIE读取数据的消息信号的共同控制下，将图像数据组建成符合PCIE协议数据包，然后按照DMA方式组建数据头以及从外设缓存器读取超声图像数据通过PCIEx8数据接口以1GB/S的速度传送到上位机中，保证超声系统实时性。本专利技术以消息响应的机制完成超声系统的命令控制、数据发送和图像数据采集，其结构简单紧凑，数据传输高效且安全可靠，提高了超声系统的实时性。本专利技术并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本专利技术的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统，其特征在于，包括带计算机(1)、PCIEx8总线接口(2)、FPGA(3)以及与FPGA(3)连接的外设数据缓存器(4)，所述计算机(1)带有PCIE插槽，并通过PCIE插槽与PCIE x8总线接口(2)连接；FPGA(3)作为PCIE x8总线接口(2)控制核心，完成对PCIE x8总线接口(2)的环境配置；所述FPGA(3)通过PCIE x8总线接口(2)接收计算机(1)的控制信号，在该控制信号以及外设数据缓存器(4)和FPGA(3)自身产生的控制信号共同作用下，FPGA(3)将外设数据缓存器(4)中的数据组建符合PCIE协议的数据包，由PCIE x8总线接口(2)通过FPGA(3)和计算机(1)的控制下将图像数据传入到计算机(1)中；计算机(1)识别驱动所述PCIE x8总线接口(2)后，读取PCIE x8总线接口(2)的状态信息，以及由PCIE x8总线接口(2)向FPGA(3)发送数据，发送数据被传输到FPGA(3)的内部缓存区中，以便对所发送数据的处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于PCIE同步传输的超声内窥镜图像采集接口系统，其特征在于，包括带计算机(1)、PCIEx8总线接口(2)、FPGA(3)以及与FPGA(3)连接的外设数据缓存器(4)，所述计算机(1)带有PCIE插槽，并通过PCIE插槽与PCIEx8总线接口(2)连接；FPGA(3)作为PCIEx8总线接口(2)控制核心，完成对PCIEx8总线接口(2)的环境配置；所述FPGA(3)通过PCIEx8总线接口(2)接收计算机(1)的控制信号，在该控制信号以及外设数据缓存器(4)和FPGA(3)自身产生的控制信号共同作用下，FPGA(3)将外设数据缓存器(4)中的数据组建符合PCIE协议的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪毅，陈晓帅，陈晓冬，李嘉科，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12