专利名称：一种高速b超射频数据采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超声成像技术领域，具体涉及一种高速B超射频数据采集装置。
背景技术：
医用超声回波信号中包含丰富的人体组织信息，比如回波强度和位置反映了结构 信息，回波信号的相位变化反应了组织中反射体的位移信息，可以用来观察诸如血流等现 象。对射频(RF，Radio Frequency)信号的更多分析还可以得出诸如人体组织超声衰减系 数、弹性模量等诸多特征。目前的B型超声主要是利用回波的位置和强度信息，建立组织的 二维图像。现代超声诊断仪器的发展，对提取人体组织更多特征提出了要求，也产生了大量 的新技术。这些技术大多是要基于超声回波的RF信号处理来完成的。因此RF信号的采集、 储存和传送在现代B超中就变得非常必要。由于常用的数据总线(PCI/USB2.0)传输带宽 的限制，目前可行的RF信号采集方法是将采集点设定在波束合成模块之后，对合成后的一 路RF信号进行采集和传送。这个方法实现了原始RF信号(也称为“raw data")的采集 和传送，满足一定的RF信号处理需求。但是，对于某些研究工作，比如新的聚焦方式、相干 成像、傅里叶成像等，这样采集到的RF信号还是不够的。这些研究需要采集波束合成之前 由AD转换器直接出来的各通道原始信号。假设是一个32通道的系统，则数据采集和传送 量为上述方法的32倍。对于更高端的机器，接收通道为48或64，则数据量更是庞大。不仅 目前的数据总线不能满足实时数据的传送要求，即使现有的SRAM和DRAM技术，如果不采取 必要的手段，其速度也无法完成数据缓存的要求。综上所述，现有技术的B超RF数据采集装置是在波束合成单元之后，对已经合成 的一路波束进行RF数据采集，其合成RF信号的幅度和相位是所有通道RF信号幅度和相位 的叠加。对于某些成像方法和特征提取算法而言，其信息精度已经大大降低，不能满足分析 的需要。对于超声信号更精细的分析，需要建立在了解所有通道的回波幅值和相位的基础 上。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种高速B超射频数据采集装置，克服现有 技术的B超RF数据采集装置只能在波束合成之后提取RF数据，信息精度不高的缺陷。本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种高速B超射频数据采集装置，包括射频数据接收编组模块、射频数据发送模 块、收发控制模块、内存读写控制器和双倍数据速率DDR存储器，所述内存读写控制器分别 与所述收发控制模块、所述射频数据接收编组模块、所述射频数据发送模块和所述双倍数 据速率DDR存储器相连，所述收发控制模块分别与所述射频数据接收编组模块和所述射频 数据发送模块相连。所述的高速B超射频数据采集装置，其中所述射频数据接收编组模块与B超系统 的ADC模块输出端口相连。[0008]所述的高速B超射频数据采集装置，其中所述B超系统设为32通道。所述的高速B超射频数据采集装置，其中所述ADC模块输出端口的数据位宽设为 每通道12位。所述的高速B超射频数据采集装置，其中所述射频数据接收编组模块将所述ADC 模块输出端口输出的数据分配到6个64bits的数组中。所述的高速B超射频数据采集装置，其中非实时传送时，所述内存读写控制器对 所述双倍数据速率DDR存储器进行缓冲模式读写控制。所述的高速B超射频数据采集装置，其中实时传送时，所述内存读写控制器对所 述双倍数据速率DDR存储器进行乒乓帧模式读写控制。本实用新型的有益效果本实用新型高速B超射频数据采集装置在现有B超诊断 仪基础上，实时采集每个超声回波通道的高速RF数据，保证了回波信息的完整性。
本实用新型包括如下附图图1为本实用新型高速B超射频数据采集装置示意图；图2为本实用新型通道数据分组方式示意图；图3为本实用新型分组后通道数据的存取时序；图4为本实用新型射频数据接收编组模块示意图；图5为本实用新型射频数据发送模块示意图。图6为本实用新型与B超系统的连接示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明如图1所示，本实用新型高速B超射频数据采集装置，包括射频数据接收编组模 块、射频数据发送模块、收发控制模块、内存读写控制器和双倍数据速率DDR存储器，内存 读写控制器分别与收发控制模块、射频数据接收编组模块、射频数据发送模块和双倍数据 速率DDR存储器相连，收发控制模块分别与射频数据接收编组模块和射频数据发送模块相 连。如图2和图3所示，本实用新型高速B超射频数据采集装置数据输入端来 自32通道B超系统的每通道12位ADC模块输出端口，每一通道RF信号的传输速率 为32MHZX 12Bbits = 384Mbps, 32个通道所需要的传输速率为384Mbps X 32chs = 12288Mbps 12. 3Gbps。将通道数据编组后，数据位宽为64bits，因此要求RAM的存取速 度或计算机接口的传送速度为192MHz。考虑到一个适当的工作效率，这里取75%，则要求 RAM的存取速率为192Mhz + 75% = 256Mhz。选取性能高于DDR/266MHz的DRAM作为缓存 即能够满足存取的速度要求。本实用新型采用了 DDR2166MHZ作为缓存RAM，其内部采用 脉冲上升沿和下降沿分别做一次存取的逻辑，工作频率可以到333MHz。如果PCI接口选 用PCI 2.0，其可以工作在64bits 264MB/S的传送速率，也可以满足实时传送的速度要求。 12bits X 32 = 384bits的RF数据被分组在6个64bits的数组内。通道0-通道4的数据 在第一个64bits长字中，共占据了 60bits，高位剩余的4个bits存放通道30的最低4位bit [3:0]；通道5-通道9的RF数据被分组到第二个64bits长字中，最高4位存放通道30 的bit [7:4]，通道10-通道14的RF数据被分组到第三个64bits长字中，最高4位存放通 道30的bit [11:8]。以此类推，第4到第6个长字分别存放通道15到通道29的RF数据， 第4到第6个长字的高4位分别用来存放通道31的[3:0]，[7:4]和[11:8]。如图4和图5所示，B超控制器通过配置总线对收发控制模块的功能操作设置操 作模式和参数。其中包括对数据是缓存还是实时传送，数据采集开始的条件和结束条件等。 相应地内存读写控制器对双倍数据速率DDR存储器采取两种控制模式，S卩非实时传送时的 缓冲模式和实时传送时的乒乓帧模式。如果收发控制模块设置为直接数据传送(实时传 送)，内存读写控制器采取乒乓帧模式对双倍数据速率DDR存储器进行读写控制内存读写 控制器把双倍数据速率DDR存储器乒乓帧的一帧设置为写状态，另一帧设置为读状态。设 置为读状态的一帧由射频数据发送模块将RAM地址连接到PCI接口的局部总线，PCI接口 可以将该部分RAM映射到上位PC机RAM地址空间，然后，上位PC机通过PCI的DMA操作， 将数据传送到上位PC机RAM之中，供后续进行相关分析使用。如果选择缓冲模式(非实时 传送)，内存读写控制器将双倍数据速率DDR存储器乒乓帧的两帧RAM都设置为写状态。当 设置的结束条件满足后，内存读写控制器通知上位PC机，然后进入读状态。上位PC机可以 用比较低的速率读取数据。射频数据接收编组模块内部的基本电路结构如图4所示。32通 道射频数据(时钟为32Mhz，数据宽度为12bits)同时送至射频数据接收编组模块，由FPGA 内部逻辑电路进行分组，同时产生192Mhz编组后数据时钟(芯片内部实现时钟6倍频)，按 多路选择器1-6轮转输入规则，将数据依次存入FIFO。而FIFO输出端口是直接连接到内存 读写控制器，FIFO在构建的时候，提供了外部读数据时钟输入，外部读数据使能输入，FIFO 半满状态信号输出，以及64bits的数据总线。如图6所示，为本实用新型高速B超射频数据采集装置的应用实例。射频数据收发 控制器(RF data Rx/Tx controller)、DDR 控制器(DDRcontroller)和 DDR 存储模块(DDR module)为本实用新型高速B超射频数据采集装置。其他部分为B超原有模块。从超声阵 列换能器来的信号通过探头接口板(Probe interface board)传送到B超的收发切换开 关(TR Switch)，然后通过VCAs的放大处理被送到ADCs进行模数转换。经过ADCs获得的 数字RF回波信号一方面被送往Rx FPGAs进行波束合成的处理，形成扫描波束数据，另一路 被送往RF data Rx/Txcontroller，32路的RF数据被编组进行缓冲存储。RF data Rx/Tx controller的射频数据发送模块负责和PCI控制器的接口控制，PCI控制器通过RFdata controller的射频数据发送模块实现RF数据缓冲RAM的地址映射操作。通过PCI的DMA 通道，PC将DDR Module中的RF数据传向计算机内存，进行进一步处理。本领域技术人员不脱离本实用新型的实质和精神，可以有多种变形方案实现本实 用新型，以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权 利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型 的权利范围之内。
权利要求一种高速B超射频数据采集装置，其特征在于包括射频数据接收编组模块、射频数据发送模块、收发控制模块、内存读写控制器和双倍数据速率DDR存储器，所述内存读写控制器分别与所述收发控制模块、所述射频数据接收编组模块、所述射频数据发送模块和所述双倍数据速率DDR存储器相连，所述收发控制模块分别与所述射频数据接收编组模块和所述射频数据发送模块相连。
2.根据权利要求1所述的高速B超射频数据采集装置，其特征在于所述射频数据接 收编组模块与B超系统的ADC模块输出端口相连。
3.根据权利要求2所述的高速B超射频数据采集装置，其特征在于所述B超系统设 为32通道。
4.根据权利要求3所述的高速B超射频数据采集装置，其特征在于所述ADC模块输 出端口的数据位宽设为每通道12位。
5.根据权利要求4所述的高速B超射频数据采集装置，其特征在于所述射频数据接 收编组模块将所述ADC模块输出端口输出的数据分配到6个64bits的数组中。
6.根据权利要求5所述的高速B超射频数据采集装置，其特征在于非实时传送时，所 述内存读写控制器对所述双倍数据速率DDR存储器进行缓冲模式读写控制。
7.根据权利要求6所述的高速B超射频数据采集装置，其特征在于实时传送时，所述 内存读写控制器对所述双倍数据速率DDR存储器进行乒乓帧模式读写控制。
专利摘要本实用新型公开了一种高速B超射频数据采集装置，包括射频数据接收编组模块、射频数据发送模块、收发控制模块、内存读写控制器和双倍数据速率DDR存储器，所述内存读写控制器分别与所述收发控制模块、所述射频数据接收编组模块、所述射频数据发送模块和所述双倍数据速率DDR存储器相连，所述收发控制模块分别与所述射频数据接收编组模块和所述射频数据发送模块相连。本实用新型高速B超射频数据采集装置在现有B超诊断仪基础上，实时采集每个超声回波通道的高速RF数据，保证了回波信息的完整性。
文档编号A61B8/00GK201578274SQ20092029682
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者孟国海 申请人:深圳市蓝韵实业有限公司