[发明专利]基于FPGA的核磁共振数据通信实现装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振控制技术，具体的说是一种基于FPGA的核磁共振数据通信实现装置和方法。

背景技术

为了便于操作者对核磁共振成像系统的操作控制，以及便于实现对扫描设备进行实时控制和集中管理，目前核磁共振成像系统均采用控制台置于操作间，而用于序列扫描控制的谱仪置于仪器间的实现模式。由于不同的核磁共振成像系统的实现结构有所不同，控制台所采用的数据总线模式和谱仪内部各个模块之间的数据通信协议也不同，从而使得核磁共振谱仪与核磁共振控制台之间的通信方式也不同。

在现有的技术中，有两种不同的方法实现控制台与谱仪之间的核磁共振数据通信，其一是采用铜介质的基于ISA总线局域网技术的数据方式，该方式的数据吞吐量受到限制，不能应用于多接收通道海量数据的传输；其二是采用光纤介质的基于PCI总线的光电转换数据通信方式，该方式结构复杂，成本高昂，难以支持多通道数据传输。

发明内容

针对现有技术中存在的上述难以支持多通道海量数量的传输等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种用于实现核磁共振谱仪与控制台之间的高速数据通信，支持多接收通道数据的传输，解决海量数据高速通信问题的基于FPGA的核磁共振数据通信实现装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明基于FPGA的核磁共振数据通信实现装置包括：置于谱仪系统内的光纤以太网扫描控制板和置于控制台中的光纤通信卡，两个独立的板卡之间通过多模光纤实现互联；

光纤以太网扫描控制板包括背板接口、I型通信协议转换器和第1光纤收发模组，I型通信协议转换器通过背板接口与谱仪系统进行通信连接，通过第1光纤收发模组与光纤通信卡进行双向传输；

光纤通信卡包括PCIe接口、第2光纤收发模组以及II型通信协议转换器，II型通信协议转换器通过PCIe接口与控制台进行通信连接，通过第2光纤收发模组与光纤以太网扫描控制板进行双向传输。

所述I型通信协议转换器通过FPGA实现，具有第1LINK模块、第1LINK2TSE模块、第1TSE2LINK模块、第1TSE IP核模块和第1CFG_TSE模块，其中第1LINK模块通过背板接口与谱仪系统进行串行LINK协议数据的通信，第1LINK2TSE模块将第1LINK模块接收到的LINK协议数据转换成TSE协议数据后与第1TSE IP核模块相连；第1TSE IP核模块通过第1TSE2LINK模块将TSE协议数据转换成LINK协议数据后与第1LINK模块相连；第1TSE IP核模块通过第1光纤收发模组与光纤通信卡进行双向传输。

所述第1LINK模块具有四组独立的LINK通道以及接收FIFO和发送FIFO，来自背板接口的串行LINK数据被转成8位的并行数据后写入到接收FIFO中，同时将发送至FIFO中的数据通过LINK通道发送给背板接口。

所述第1LINK2TSE模块在第1LINK模块接收FIFO中有数据或者错误标识、分析、复位状态信号的状态发生变化的条件下，将第1LINK模块接收到的FIFO数据，以及背板接口传来的错误标识信号组合成局域网数据帧格式，并发送给TSE IP核模块。

第1TSE2LINK模块对第1TSE IP核模块所接收到的数据进行属性判断，如果是LINK数据则写入第1LINK的发送FIFO中，如果是分析标识或复位标识状态信号，则直接通过状态信号线传送给背板接口。

所述II型通信协议转换器通过FPGA实现，具有第2LINK模块、第2LINK2TSE模块、第2TSE2LINK模块、第2TSE IP核模块、第2CFG TSE模块以及后台数据整合器，其中后台数据整合器通过PCIe接口与控制台进行通信连接，第2LINK2TSE模块将第2LINK模块接收到的LINK协议数据转换成TSE协议数据后与第2TSE IP核模块相连；第2TSE IP核模块通过第2TSE2LINK模块将TSE协议数据转换成LINK协议数据后与第2LINK模块相连；第2TSE IP核模块通过第2光纤收发模组与光纤以太网扫描控制板双向传输。

所述第2LINK模块具有四组独立的LINK通道以及接收FIFO和发送FIFO，来自后台数据整合器的串行数据被转成8位的并行数据后写入到接收FIFO中，同时将发送至FIFO中的数据通过LINK通道发送给后台数据整合器。