一种CT探测器的配置升级方法及系统、CT扫描仪与流程

本发明属于ct技术领域，具体涉及一种ct探测器的配置升级方法及系统、ct扫描仪。

背景技术：

ct探测器是ct扫描仪的核心部件，探测器的性能决定ct图像的质量。随着技术不断更新，时常需要更新fpga的配置文件和执行代码，但是每次都需要依靠专业工程师拆除ct外罩，采用下载器进行固件配置更新，操作非常麻烦；另外，还必须到设备现场才能完成配置升级工作，效率低。现有技术中，还有提供另一个fpga或cpla自身的远程配置ip核实现远程配置，但是需要专门提供额外的fpga或cpla，成本较高。

由于fpga器件采用的是sram工艺，在断电的情况下fpga内的配置数据将丢失，所以需要非易失的存储器来结合fpga完成嵌入式的设计，常用epcsflash来存储fpga的配置文件和niosii的软件可执行代码，系统上电后就可以从flash中读取配置文件来启动整个ct系统。

因此，本领域亟需一种简单、方便的探测器固件升级方案。

技术实现要素：

基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种ct探测器的配置升级方法及系统、ct扫描仪。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种ct探测器的配置升级方法，所述ct探测器包括数据采集电路板和数个探测器模块，数据采集电路板集成有mcu和fpga，mcu与fpga通讯连接，fpga与所有探测器模块通讯连接；数据采集电路板具有卡槽，用于安装sd卡，sd卡与mcu通讯连接；

所述配置升级方法包括：

将配置升级rbf文件存储于sd卡；

复位mcu，mcu读取sd卡中的配置升级rbf文件，然后通过fpga的jtag接口将配置升级rbf文件下载至fpga以执行配置升级。

作为优选方案，所述mcu与定子控制板通讯连接，所述配置升级方法包括：

将配置升级rbf文件存储于定子控制板的存储器；

定子控制板将配置升级rbf文件传输至mcu，mcu接收配置升级rbf文件并存储于sd卡；

复位mcu，mcu读取sd卡中的配置升级rbf文件，然后通过fpga的jtag接口将配置升级rbf文件下载至fpga以执行配置升级。

作为优选方案，所述定子控制板与ct的console端通讯连接，所述配置升级方法包括：

将配置升级rbf文件存储于ct的console端；

ct的console端将配置升级rbf文件存储于定子控制板的存储器；

定子控制板将配置升级rbf文件传输至mcu，mcu接收配置升级rbf文件并存储于sd卡；

复位mcu，mcu读取sd卡中的配置升级rbf文件，然后通过fpga的jtag接口将配置升级rbf文件下载至fpga以执行配置升级。

作为优选方案，所述ct的console端与互联网连接，以下载配置升级rbf文件。

作为优选方案，所述定子控制板与mcu之间采用can通讯。

本发明还提供一种ct探测器的配置升级系统，包括：

ct探测器，包括数据采集电路板和数个探测器模块，数据采集电路板集成有mcu和fpga，mcu与fpga通讯连接，fpga与所有探测器模块通讯连接；数据采集电路板具有卡槽；

sd卡，安装于数据采集电路板的卡槽，与mcu通讯连接，用于存储配置升级rbf文件。

作为优选方案，ct探测器的配置升级系统，还包括：

定子控制板，与mcu通讯连接，用于存储配置升级rbf文件。

作为优选方案，ct探测器的配置升级系统，还包括：

ct的console端，与定子控制板通讯连接，用于下载配置升级rbf文件；

互联网，用于ct的console端的接入。

作为优选方案，ct探测器的配置升级系统，还包括：

远程升级端，与ct的console端通过互联网连接。

本发明还提供一种ct扫描仪，包括如上任一方案所述的配置升级方法或采用如上任一方案所述的配置升级系统。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

本发明的ct探测器的配置升级方法及系统，利用数据采集电路板的自带资源和fpga的jtag接口特性，实现fpga的配置，无需额外的epcsflash芯片，升级便捷，保证性能的同时降低升级成本。

本发明的ct扫描仪，升级便捷，保持ct探测的精度。

附图说明

图1是本发明实施例1的ct探测器构架的框架示意图；

图2是本发明实施例1的ct探测器构架的具体框架示意图；

图3是本发明实施例1的ct探测器构架的mcu、fpga及mod的交互示意图；

图4是本发明实施例1的ct探测器的配置升级系统的框架示意图；

图5是本发明实施例2的ct探测器的配置升级系统的框架示意图；

图6是本发明实施例3的ct探测器的配置升级系统的框架示意图；

图7是本发明实施例4的ct探测器的配置升级系统的框架示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例1：

本实施例的ct探测器的配置升级方法，基于本实施例的ct探测器的配置升级系统进行。

具体地，ct探测器的配置升级系统包括ct探测器和sd卡。

如图1所示，本实施例的ct探测器的构架，包括数据采集电路板(简称vpb)和29个探测器模块(简称mod)，即mod1、mod2、mod3、…、mod29，mod的数量不限于示例的29，可以根据实际需求进行自由设置。

mod用于将x-射线的光信号转化为电信号，vpb实现将数据打包发送给重建计算机的数据采集卡(简称acq)。

vpb与各mod之间的通讯方式相同，通讯内容包括：

1、数据0：将a/d转换的数字数据发送给vpb；

2、数据1：备用的数据线，当需要告诉传输时启用；

3、同步时钟：用于数据同步；

4、trigger：发送给mod的触发信号；

5、uart-tx：vpb与mod之间串口通讯的发送信号；

6、uart-rx：vpb与mod之间串口通讯的接收信号；

具体地，vpb内部构架如图2所示，n依次取值为3-29中的整数：

vpb内部的主要逻辑芯片有两块，mcu和fpga；

mcu是探测器的主控单元，用来接收定子控制板(简称scb)的命令，控制vpb和29个mod，远程配置vpb和mod，mcu与scb之间采用can通讯。

fpga主要用来接收mod的数据，排列打包后输出给滑环，从而传输至重建计算机的acq；还用来接收数据控制板(简称dcb)的系统信息，同时接收dcb的trigger信号，并将这些信号转化为mod可识别的trigger信号。

fpga的另一个重要功能是作为mcu与mod之间的通讯桥，由于接口的限制，mcu无法与mod直接通讯，只能通过fpga转接，mcu与fpga之间采用spi通讯，在fpga内部映射出每个mod的读写寄存器，mcu通过spi分别操作fpga上的读写寄存器，然后fpga根据读写寄存器的状态来与mod进行uart通讯，fpga与mod之间的uart通讯采用uart协议，通讯速率大幅提高，从而提高系统的通讯效率。

如图3所示，fpga内部的读写寄存器包括tx-data寄存模块(简称txdata)、tx-ctrl状态寄存模块(简称txctrl)、rx-ctrl状态寄存模块(简称rxctrl)和rx-data寄存模块(简称rxdata)；

具体地，mcu发送消息时，将消息数据发送到txdata，然后控制txctrl的状态，实现数据发送；

同理，mcu接收消息时，只需要控制rxctrl的状态，然后直接读出rxdata内的数据。

ct探测器的信息处理流程如下：

(1)fpga将数据控制板dcb发送的trigger信号转换为探测器模块能识别的trigger信号，并结合mcu发送的参数配置信号，发送至各探测器模块；其中，mcu发送的参数配置信号根据定子控制板scb的命令下发；

(2)探测器模块输出探测数据，探测数据包括数据信息和同步时钟；

(3)fpga接收各个探测器模块mod的探测数据，打包后通过滑环传输至重建计算机的数据采集卡acq。

另外，当mcu与定子控制板scb之间采用can通讯；

mcu接收定子控制板的can信息后，通过can中断产生二值信号量以激活对应的任务，任务处理完成后将其对应的can信息通过消息队列回复至定子控制板；能够防止定子控制板下发的任务丢失。

基于本实施例的ct探测器的构架，数据采集电路板设有卡槽，用于安装sd卡，sd卡与mcu通讯连接，如图4所示；sd卡用于存储配置升级rbf文件。

具体地，本实施例的ct探测器的配置升级方法包括：

将quartusii软件生成的配置升级rbf文件存储在定子控制板scb的存储器；

定子控制板scb通过can总线将配置升级rbf文件传输至mcu，mcu接收配置升级rbf文件并存储于sd卡；

以后每次上电或复位mcu，mcu读取sd卡中的配置升级rbf文件，然后通过fpga的jtag接口将配置升级rbf文件下载至fpga以执行配置升级。

其中，定子控制板在ct的定子部分，维护相对简单，可以实现无需打开ct外罩即可完成配置升级。

本实施例还提供一种ct扫描仪，包括本实施例上述的ct探测器的配置升级系统，采用本发明实施例上述的ct探测器的配置升级方法。

实施例2：

本实施例的ct探测器的配置升级系统与实施例1的不同之处在于：

如图5所示，在实施例1的基础上，引入ct的console端，ct的console端与scb通过以太网连接，直接在console端的windows系统下进行操作即可，console端接入互联网，以便通过quartusii软件下载配置升级rbf文件。

相应地，本实施例的ct探测器的配置升级方法，包括：

ct的console端接入互联网，在ct的console端通过quartusii软件生成的配置升级rbf文件；

将配置升级rbf文件通过以太网传输到定子控制板scb，定子控制板scb将配置升级rbf文件传输至mcu，mcu接收配置升级rbf文件并存储于sd卡；

以后每次上电或复位mcu，mcu读取sd卡中的配置升级rbf文件，然后通过fpga的jtag接口将配置升级rbf文件下载至fpga以执行配置升级，只要console接入互联网，就可以在异地实现探测器固件的升级。

本实施例还提供一种ct扫描仪，包括本实施例上述的ct探测器的配置升级系统，采用本发明实施例上述的ct探测器的配置升级方法，在异地实现探测器固件的升级。

其他内容可以参考实施例1。

实施例3：

本实施例的ct探测器的配置升级系统与实施例2的不同之处在于：

如图6所示，在实施例2的基础上，引入远程升级端，远程升级端与ct的console端通过互联网连接，通过远程升级端控制console端下载配置升级rbf文件，实现远程升级，更加便捷。

相应地，本实施例的ct探测器的配置升级方法，包括：

远程升级端控制console端，通过quartusii软件生成配置升级rbf文件；

console端将配置升级rbf文件通过以太网传输到定子控制板scb，定子控制板scb将配置升级rbf文件传输至mcu，mcu接收配置升级rbf文件并存储于sd卡；

以后每次上电或复位mcu，mcu读取sd卡中的配置升级rbf文件，然后通过fpga的jtag接口将配置升级rbf文件下载至fpga以执行配置升级，只要console接入互联网，就可以在异地实现探测器固件的升级。

本实施例还提供一种ct扫描仪，包括本实施例上述的ct探测器的配置升级系统，采用本发明实施例上述的ct探测器的配置升级方法，实现探测器固件的远程升级，无需工程师亲临现场，效率高，成本低。

其他内容可以参考实施例2。

实施例4：

本实施例的ct探测器的配置升级系统与实施例1的不同之处在于：

如图7所示，在实施例1的基础上，无需将配置升级rbf文件存储于定子控制板scb，直接将配置升级rbf文件存储于sd卡中，简化系统构架。无需专用的下载器，即可实现探测器固件的升级。

相应地，本实施例的ct探测器的配置升级方法，包括：

将quartusii软件生成的配置升级rbf文件存储于sd卡；

以后每次上电或复位mcu，mcu读取sd卡中的配置升级rbf文件，然后通过fpga的jtag接口将配置升级rbf文件下载至fpga以执行配置升级。

本实施例还提供一种ct扫描仪，包括本实施例上述的ct探测器的配置升级系统，采用本发明实施例上述的ct探测器的配置升级方法，无需专用的下载器，即可实现探测器固件的升级。

其他内容可以参考实施例1。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。