一种平板探测器通讯控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种平板探测器通讯控制系统，具体包括FPGA系统和时序控制模块，所述FPGA系统用于完成与所述PC机的信息通讯和数据传输，并控制所述时序控制模块的具体动作执行，所述FPGA系统具体包括：千兆以太网模块，MicroBlaze模块，数据控制接口模块和SDRAM控制模块。该平板探测器不仅能提高整体系统的稳定性、节省布局面积，提高代码的可靠性和可维护性，而且可在更短的时间内完成图像的采集和传输，缩短了图像等待时间。
【专利说明】一种平板探测器通讯控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及X射线探测【技术领域】，尤其涉及一种平板探测器通讯控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，在X射线探测【技术领域】，平板探测器的主要电路设计普遍采用FPGA (FieldProgrammable Gate Array,现场可编程门阵列)结合 MCU (Micro Control Unit,微控制单元)的机制来实现对整个平板探测器的控制，其中FPGA普遍用于接收上层MCU的指令来完成平板探测器的各种实质性动作，包括TFT屏的时序驱动脉冲的产生、发生器曝光的控制、TFT屏的刷新、图像数据的采集以及各种寄存器的配置等功能；而MCU例如ARM、Power PC等来实现通讯传输的控制，完成对PC机各种命令的解析、执行控制以及通讯机制的建立等，完成对下层FPGA的动作控制以及状态查询，同时完成图像数据的传输。
[0003]现有技术的方案虽然可以保证平板探测器的采集性能，但增加了开发成本，并增加了布局难度，延长了开发时间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种平板探测器通讯控制系统，不仅能提高整体系统的稳定性、节省布局面积，提高代码的可靠性和可维护性，而且可在更短的时间内完成图像的采集和传输，缩短了图像等待时间。
[0005]一种平板探测器通讯控制系统，所述通讯控制系统包括FPGA系统和时序控制模块，其中:
[0006]所述FPGA系统用于完成与所述PC机的信息通讯和数据传输，并控制所述时序控制模块的具体动作执行，所述FPGA系统具体包括:
[0007]千兆以太网模块，用于PC机控制命令的接收与发送，并进行图像数据传输；
[0008]MicroBlaze模块，用于解析所述千兆以太网模块接收的PC机控制命令，协调控制各个模块的先后动作；
[0009]数据控制接口模块,用于接收所述MicroBlaze模块的指令,控制所述时序控制模块的动作，并查询其动作状态，以及接收来自所述时序控制模块的图像数据；
[0010]SDRAM控制模块，用于缓存来自所述数据控制接口模块的图像数据，并将缓存的图像数据通过所述千兆以太网模块发送给所述PC机。
[0011]由上述本发明提供的技术方案可以看出，该平板探测器不仅能提高整体系统的稳定性、节省布局面积，提高代码的可靠性和可维护性，而且可在更短的时间内完成图像的采集和传输，缩短了图像等待时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
[0013]图1为本发明实施例所提供的平板探测器通讯控制系统的结构示意图；
[0014]图2所示为本发明实施例所述MicroBlaze模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0016]本发明实施例所述方法基于FPGA系统,借助MicroBlaze (Xilinx的微处理器软核)嵌入式软核，并结合千兆以太网，实现了平板探测器的采集控制及通讯控制。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供的平板探测器通讯控制系统的结构示意图，所述通讯控制系统主要包括FPGA系统I和时序控制模块3，其中FPGA系统I是整个平板探测器的核心部分，用于完成与PC机2的信息通讯和数据传输，并控制时序控制模块3的具体动作执行，所述FPGA系统I具体包括:
[0017]千兆以太网模块11，用于PC机2控制命令的接收与发送，并进行图像数据传输；
[0018]MicroBlaze模块12，用于解析所述千兆以太网模块11接收的PC机2控制命令，协调控制各个模块的先后动作；
[0019]数据控制接口模块13,用于接收所述MicroBlaze模块12的指令,控制所述时序控制模块3的动作，并查询其动作状态，以及接收来自所述时序控制模块3的图像数据；
[0020]SDRAM控制模块14，用于缓存来自所述数据控制接口模块13的图像数据，并将缓存的图像数据通过所述千兆以太网模块11发送给所述PC机2。
[0021 ] 具体实现过程中，上述PC机2将配置命令参数以及通讯命令参数通过千兆以太网模块11发送给MicroBlaze模块12，MicroBlaze模块12对PC机2发过来的PC机控制命令进行解析，提取具体参数如:曝光时间、曝光方式、数据读取模式、刷新模式等，从而实现对时序控制模块3的具体动作的触发；同时MicroBlaze模块12按照通讯命令参数执行具体的操作，操作执行完毕后再通过千兆以太网模块11告知PC机2，从而实现与PC机2的交互通讯。
[0022]另外,在所述MicroBlaze模块12解析PC机2控制命令时,通过所述数据控制接口模块13对所述时序控制模块3发起一系列的触发动作，诸如时序控制模块3中寄存器的配置、平板探测器电荷的刷新以及图像数据的读取等，并对其进行状态的查询，判断触发动作是否完成。
[0023]上述MicroBlaze模块12在协调控制各个模块的先后动作时，具体过程为:
[0024]当MicroBlaze模块12通过数据控制接口模块13对时序控制模块3实施数据读取动作时，MicroBlaze模块12同时关闭千兆以太网模块11中的命令通道，开启千兆以太网模块11中的数据通道；
[0025]MicroBlaze模块12进一步激活SDRAM控制模块14的性能，将来自于时序控制模块3的图像数据通过数据控制接口模块13在SDRAM控制模块14中缓存，并通过千兆以太网模块11中的数据通道将缓存的图像数据发送给PC机2，以完成图像数据的采集。
[0026]上述千兆以太网模块11、数据控制接口模块13和SDRAM控制模块14均采用FPGA的硬件logic来实现，而MicroBlaze模块12采用嵌入式软核，利用EDK (EmbeddedDevelopment Kit,嵌入式开发套件)环境选择所使用的IP cores来较为完善的嵌入式硬件处理系统，同时利用SDK环境编写软件程序来实现各个功能，软件和硬件的结合完成了MicroBlaze模块12的整体功能，下面对MicroBlaze模块12中包含的各个模块进行具体说明，如图2所示为本发明实施例所述MicroBlaze模块的结构示意图，图2中MicroBlaze模块12进一步包括:
[0027]判断PC的命令参数属性模块121，用于通过GPIO来接收所述PC机发来的命令参数，并通过预先约定的标志位来区分命令参数属性，完成命令参数的分类；这里，PC机与FPGA的命令参数分为配置命令参数和通讯命令参数,配置命令参数包含各种配置信息用于配置下层不同的状态及特性，通讯命令参数代表PC机下发的不同指令；
[0028]命令参数的解析模块122，用于预先对命令参数各个bit位赋予不同的功能码，在接收到命令参数后，提取各个bit位功能码，并解析为实际意义；例如曝光时间、曝光方式、数据读取模式、刷新模式等，从而保证PC机配置的有效执行，上述命令参数中包含各种配置信息用于配置下层不同的状态及特性；
[0029]外围模块的开启关闭控制模块123，用于利用GPIO控制各个外围模块在不同采集阶段的状态，且每个GPIO控制不同模块的不同状态；例如在PC机与FPGA进行通讯命令时，SDRAM模块要处于关闭状态；在FPGA与PC机进行图像数据传输时，SDRAM模块处于开启状态，同时千兆以太网模块中命令传输通道处于关闭状态等等，从而保证各个模块有条不紊的执行操作，确保采集过程的有序进行；
[0030]动作触发及动作状态查询模块124，用于预先设置地址寄存器，其中不同地址对应不同的操作，且在同一地址中，预先设置不同的动作内容；并利用预先设置的状态寄存器来监测动作的执行情况并时时记录更新；该模块主要是针对下层时序控制模块，保证诸如时序控制模块中寄存器的配置、平板探测器电荷的刷新以及图像数据的读取等动作的准确触发，同时能够时时了解该动作的执行情况，确保了下一动作触发的及时性；
[0031]通讯命令参数的执行与响应模块125，用于根据预先定义的通讯命令参数的不同意义来执行不同的操作，并接收相应意义的命令响应确认参数；该通讯命令参数的执行与响应模块提升了问题定位机制，能够定位问题出现在哪部分操作的执行过程中，缩小查错范围，有助于高效解决采集中出现的问题，该模块是通过读写GPIO来实现，确保了 PC机与FPGA之间的高效通讯。
[0032]综上所述，本发明实施例所提供的平板探测器不仅能提高整体系统的稳定性、节省布局面积，提高代码的可靠性和可维护性，而且可在更短的时间内完成图像的采集和传输，缩短了图像等待时间，为平板探测器整体性能的提升提供了有力的保障。
[0033]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种平板探测器通讯控制系统，其特征在于，所述通讯控制系统包括FPGA系统和时序控制模块，其中: 所述FPGA系统用于完成与所述PC机的信息通讯和数据传输，并控制所述时序控制模块的具体动作执行，所述FPGA系统具体包括: 千兆以太网模块，用于PC机控制命令的接收与发送，并进行图像数据传输；MicroBlaze模块，用于解析所述千兆以太网模块接收的PC机控制命令，协调控制各个模块的先后动作； 数据控制接口模块，用于接收所述MicroBlaze模块的指令，控制所述时序控制模块的动作，并查询其动作状态，以及接收来自所述时序控制模块的图像数据； SDRAM控制模块，用于缓存来自所述数据控制接口模块的图像数据，并将缓存的图像数据通过所述千兆以太网模块发送给所述PC机。
2.根据权利要求1所述平板探测器通讯控制系统，其特征在于， 在所述MicroBlaze模块解析PC机控制命令时，通过所述数据控制接口模块对所述时序控制模块发起一系列的触发动作。
3.根据权利要求1所述平板探测器通讯控制系统，其特征在于，所述MicroBlaze模块在协调控制各个模块的先后动作时，具体包括: 当所述MicroBlaze模块通过所述数据控制接口模块对所述时序控制模块实施数据读取动作时，所述MicroBlaze模块同时关闭所述千兆以太网模块中的命令通道，并开启所述千兆以太网模块中的数据通道； 所述MicroBlaze模块进一步激活所述SDRAM控制模块的性能,将来自于所述时序控制模块的图像数据通过所述数据控制接口模块在所述SDRAM控制模块中缓存，并通过所述千兆以太网模块中的数据通道将缓存的图像数据发送给所述PC机，以完成图像数据的采集。
4.根据权利要求1-3其中之一所述平板探测器通讯控制系统，其特征在于，所述MicroBlaze模块进一步包括: 判断PC的命令参数属性模块，用于通过GPIO来接收所述PC机发来的命令参数，并通过预先约定的标志位来区分命令参数属性，以完成命令参数的分类； 命令参数的解析模块，用于预先对所述命令参数各个bit位赋予不同的功能码，在接收到所述命令参数后，提取各个bit位功能码，并解析为实际意义； 外围模块的开启关闭控制模块，用于利用GPIO控制各个外围模块在不同采集阶段的状态，且每个GPIO控制不同模块的不同状态； 动作触发及动作状态查询模块，用于预先设置地址寄存器，其中不同地址对应不同的操作，且在同一地址中，预先设置不同的动作内容；并利用预先设置的状态寄存器来监测动作的执行情况并时时记录更新； 通讯命令参数的执行与响应模块，用于根据预先定义的通讯命令参数的不同意义来执行不同的操作，并接收相应意义的命令响应确认参数。
【文档编号】G05B19/042GK103676747SQ201310717463
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】肖江艳, 唐智伟, 颜子夜, 齐越寒 申请人:华润万东医疗装备股份有限公司