專利名稱：基于fpga的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及核磁共振控制技術，具體的說是一種基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信 實現(xiàn)裝置和方法。
背景技術：
為了便于操作者對核磁共振成像系統(tǒng)的操作控制，以及便于實現(xiàn)對掃描設備進行 實時控制和集中管理，目前核磁共振成像系統(tǒng)均采用控制臺置于操作間，而用于序列掃描 控制的譜儀置于儀器間的實現(xiàn)模式。由于不同的核磁共振成像系統(tǒng)的實現(xiàn)結構有所不同， 控制臺所采用的數(shù)據(jù)總線模式和譜儀內部各個模塊之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議也不同，從而使得 核磁共振譜儀與核磁共振控制臺之間的通信方式也不同。在現(xiàn)有的技術中，有兩種不同的方法實現(xiàn)控制臺與譜儀之間的核磁共振數(shù)據(jù)通 信，其一是采用銅介質的基于ISA總線局域網技術的數(shù)據(jù)方式，該方式的數(shù)據(jù)吞吐量受到 限制，不能應用于多接收通道海量數(shù)據(jù)的傳輸；其二是采用光纖介質的基于PCI總線的光 電轉換數(shù)據(jù)通信方式，該方式結構復雜，成本高昂，難以支持多通道數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中存在的上述難以支持多通道海量數(shù)量的傳輸?shù)炔蛔阒?，本發(fā)明 要解決的技術問題是提供一種用于實現(xiàn)核磁共振譜儀與控制臺之間的高速數(shù)據(jù)通信，支持 多接收通道數(shù)據(jù)的傳輸，解決海量數(shù)據(jù)高速通信問題的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實 現(xiàn)裝置和方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是本發(fā)明基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置包括置于譜儀系統(tǒng)內的光纖以 太網掃描控制板和置于控制臺中的光纖通信卡，兩個獨立的板卡之間通過多模光纖實現(xiàn)互 聯(lián)；光纖以太網掃描控制板包括背板接口、I型通信協(xié)議轉換器和第1光纖收發(fā)模組， I型通信協(xié)議轉換器通過背板接口與譜儀系統(tǒng)進行通信連接，通過第1光纖收發(fā)模組與光 纖通信卡進行雙向傳輸；光纖通信卡包括PCIe接口、第2光纖收發(fā)模組以及II型通信協(xié)議轉換器，II型 通信協(xié)議轉換器通過PCIe接口與控制臺進行通信連接，通過第2光纖收發(fā)模組與光纖以太 網掃描控制板進行雙向傳輸。所述I型通信協(xié)議轉換器通過FPGA實現(xiàn)，具有第ILINK模塊、第1LINK2TSE模塊、 第1TSE2LINK模塊、第ITSE IP核模塊和第1CFG_TSE模塊，其中第ILINK模塊通過背板接 口與譜儀系統(tǒng)進行串行LINK協(xié)議數(shù)據(jù)的通信，第1LINK2TSE模塊將第ILINK模塊接收到的 LINK協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成TSE協(xié)議數(shù)據(jù)后與第ITSE IP核模塊相連；第ITSE IP核模塊通過第 1TSE2LINK模塊將TSE協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成LINK協(xié)議數(shù)據(jù)后與第ILINK模塊相連；第ITSE IP 核模塊通過第1光纖收發(fā)模組與光纖通信卡進行雙向傳輸。
所述第ILINK模塊具有四組獨立的LINK通道以及接收FIFO和發(fā)送FIFO，來自背 板接口的串行LINK數(shù)據(jù)被轉成8位的并行數(shù)據(jù)后寫入到接收FIFO中，同時將發(fā)送至FIFO 中的數(shù)據(jù)通過LINK通道發(fā)送給背板接口。所述第1LINK2TSE模塊在第ILINK模塊接收FIFO中有數(shù)據(jù)或者錯誤標識、分析、 復位狀態(tài)信號的狀態(tài)發(fā)生變化的條件下，將第ILINK模塊接收到的FIFO數(shù)據(jù)，以及背板接 口傳來的錯誤標識信號組合成局域網數(shù)據(jù)幀格式，并發(fā)送給TSE IP核模塊。第1TSE2LINK模塊對第ITSE IP核模塊所接收到的數(shù)據(jù)進行屬性判斷，如果是 LINK數(shù)據(jù)則寫入第ILINK的發(fā)送FIFO中，如果是分析標識或復位標識狀態(tài)信號，則直接通 過狀態(tài)信號線傳送給背板接口。所述II型通信協(xié)議轉換器通過FPGA實現(xiàn)，具有第2LINK模塊、第2LINK2TSE模塊、 第2TSE2LINK模塊、第2TSE IP核模塊、第2CFG TSE模塊以及后臺數(shù)據(jù)整合器，其中后臺數(shù) 據(jù)整合器通過PCIe接口與控制臺進行通信連接，第2LINK2TSE模塊將第2LINK模塊接收到 的LINK協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成TSE協(xié)議數(shù)據(jù)后與第2TSE IP核模塊相連；第2TSE IP核模塊通過 第2TSE2LINK模塊將TSE協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成LINK協(xié)議數(shù)據(jù)后與第2LINK模塊相連；第2TSE IP核模塊通過第2光纖收發(fā)模組與光纖以太網掃描控制板雙向傳輸。所述第2LINK模塊具有四組獨立的LINK通道以及接收FIFO和發(fā)送FIFO，來自后 臺數(shù)據(jù)整合器的串行數(shù)據(jù)被轉成8位的并行數(shù)據(jù)后寫入到接收FIFO中，同時將發(fā)送至FIFO 中的數(shù)據(jù)通過LINK通道發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)整合器。所述第2LINK2TSE模塊在第2LINK模塊接收FIFO中有數(shù)據(jù)或者錯誤標識信號的 狀態(tài)發(fā)生變化的條件下，將第2LINK模塊接收到的FIFO數(shù)據(jù)，以及后臺數(shù)據(jù)整合器傳來的 分析和復位狀態(tài)信號組合成局域網數(shù)據(jù)幀格式，并發(fā)送給第2TSE IP核模塊。所述第2TSE2LINK模塊對第2TSE IP核模塊所接收到的數(shù)據(jù)進行屬性判斷，如果 是LINK數(shù)據(jù)則寫入第2LINK的發(fā)送FIFO中，如果是錯誤標識狀態(tài)信號，則直接通過狀態(tài)信 號線傳送給后臺數(shù)據(jù)整合器。所述后臺整合器一方面執(zhí)行將來自第2TSE2LINK模塊的錯誤標識和來自第2LINK 模塊的LINK數(shù)據(jù)以及LINK通道空/滿標識和PCIe數(shù)據(jù)包是否準備好標識發(fā)送給PCIe接 口模塊的操作；另一方面根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)屬性，將LINK數(shù)據(jù)以及復位信號和分析信號 解析出來，并分別發(fā)送給第2LINK模塊和第2LINK2TSE模塊。所述I型通信協(xié)議轉換器還具有第1CFG_TSE模塊而II型通信協(xié)議轉換器還具有 第2CFG_TSE模塊，第1CFG_TSE模塊用于對第ITSE IP核模塊的MAC地址和局域網數(shù)據(jù)幀 最大長度進行配置，由一個狀態(tài)機來控制配置流程，當配置完成后，如果第ITSE IP核監(jiān)測 到光纖連接狀況發(fā)生變化，則需要重新對第ITSE IP核模塊進行配置；第2CFG_TSE模塊用 于對第2TSE IP核模塊的MAC地址和局域網數(shù)據(jù)幀最大長度進行配置，由一個狀態(tài)機來控 制配置流程，當配置完成后，如果第2TSE IP核監(jiān)測到光纖連接狀況發(fā)生變化，則需要重新 對第2TSE IP核模塊進行配置。本發(fā)明基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法包括以下步驟通過光纖以太網掃描控制板和光纖通信卡分別接收譜儀系統(tǒng)和控制臺發(fā)送的數(shù) 據(jù)；分別在光纖以太網掃描控制板和光纖通信卡同時對譜儀系統(tǒng)和控制臺發(fā)送的數(shù)
8據(jù)進行處理，分別得到各自的光纖信號；光纖以太網掃描控制板將自身得到的光纖信號經光纖介質輸出至光纖通信卡；同 時光纖通信卡經光纖介質將自身得到的光纖信號輸出至光纖以太網掃描控制板；光纖通信卡將光纖以太網掃描控制板傳入的光纖信號進行處理后，發(fā)送至控制 臺；同時光纖以太網掃描控制板將光纖通信卡傳入的光纖信號進行處理后，發(fā)送至譜儀系 統(tǒng)。所述在光纖以太網掃描控制板對譜儀系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理包括以下步驟譜儀系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過背板接口送至光纖以太網掃描控制板的I型通信協(xié)議 轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理后發(fā)送至第1光纖收發(fā)模組，形成串行光纖信號，經光 纖介質傳輸至光纖通信卡；所述在I型通信協(xié)議轉換器進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下I型通信協(xié)議轉換器接收背板接口傳入的LINK數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識；LINK數(shù)據(jù)通過第ILINK模塊傳輸至第1LINK2TSE模塊，錯誤狀態(tài)標識直接傳輸至 第 1LINK2TSE 模塊；第1LINK2TSE模塊將上述接收的LINK數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識整合成局域網格式數(shù) 據(jù)經第ITSE IP核模塊進行并串轉換后發(fā)送至第1光纖收發(fā)模組。所述第1LINK2TSE模塊的處理過程如下開始，進入空閑狀態(tài)；判斷是否有LINK數(shù)據(jù)輸入，或者狀態(tài)信號是否發(fā)生變化或首次執(zhí)行狀態(tài)機生變 化；如果滿足上述三個條件之一，則進入數(shù)據(jù)包頭發(fā)送狀態(tài)；判斷是否首次執(zhí)行狀態(tài)機，如是，則進入索引標識發(fā)送狀態(tài)；當索引標識=Oxlf時，進入錯誤標識發(fā)送狀態(tài)，返回索引標識發(fā)送狀態(tài)；當索引標識=0x3f時，進入分析標識發(fā)送狀態(tài)，返回索引標識發(fā)送狀態(tài)；當索引標識=0x7f時，進入復位標識發(fā)送狀態(tài)，返回索引標識發(fā)送狀態(tài)；當索引標識=Oxlc時，進入FIFO空標識發(fā)送狀態(tài)，返回索引標識發(fā)送狀態(tài)；當索引標識=Oxlb時，進入FIFO滿標識發(fā)送狀態(tài)，返回等待一個時鐘周期狀態(tài)， 然后進入空閑狀態(tài)；如果不是首次執(zhí)行狀態(tài)機，則判斷是否有LINK數(shù)據(jù)；如果有LINK數(shù)據(jù)，則進入LINK索引發(fā)送狀態(tài)，然后進入數(shù)據(jù)長度發(fā)送狀態(tài)；當索引標識=0x01時，進入LINKO通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；當索引標識=0x03時，進入LINKl通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；當索引標識=0x07時，進入LINK2通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；如果上述索引標識的狀態(tài)均不成立時，進入LINK3通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。當進入LINKO通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量=0x01 ？如果等式不成立，則返回LINKO通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；如果等式成立，則判斷LINK1、LINK2、LINK3通道是否有數(shù)據(jù)；如果有數(shù)據(jù)，則返回LINK索引發(fā)送狀態(tài)；如果沒有數(shù)據(jù)，則轉至索引標識發(fā)送狀態(tài)。
當進入LINKl通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量=0x01 ？如果等式不成立，則返回LINKl通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；如果等式成立，則判斷LINK2、LINK3通道是否有數(shù)據(jù)；如果有數(shù)據(jù)，則返回LINK索引發(fā)送狀態(tài)；如果沒有數(shù)據(jù)，則轉至索引標識發(fā)送狀態(tài)。當進入LINK2通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量=0x01 ？如果等式不成立，則返回LINK2通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；如果等式成立，則判斷LINK3通道是否有數(shù)據(jù)；如果有數(shù)據(jù)，則返回LINK索引發(fā)送狀態(tài)；如果沒有數(shù)據(jù)，則轉至索引標識發(fā)送狀態(tài)。當進入LINK3通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量=0x01 ？如果等式不成立，則返回LINK3通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；如果等式成立，則轉至索引標識發(fā)送狀態(tài)。所述光纖通信卡將光纖以太網掃描控制板傳入的光纖信號進行處理后包括以下 步驟光纖以太網掃描控制板經光纖介質發(fā)送的光纖數(shù)據(jù)經光纖收發(fā)模組送至光纖通 信卡的II型通信協(xié)議轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理后發(fā)送至PCIe接口，形成PCIe總 線數(shù)據(jù)，上傳至控制臺；所述在II型通信協(xié)議轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下II型通信協(xié)議轉換器接收從第2光纖模組傳入的局域網數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識；局域網數(shù)據(jù)通過第2TSE IP核模塊傳輸進行數(shù)據(jù)解包，通過第2TSE2LINK模塊進 行局域網數(shù)據(jù)協(xié)議到LINK協(xié)議數(shù)據(jù)的轉換，并分檢出錯誤狀態(tài)標識，轉換出的LINK協(xié)議數(shù) 據(jù)發(fā)送至第2LINK模塊經過第2LINK模塊轉換成串行LINK數(shù)據(jù)送至后臺數(shù)據(jù)整合器，分檢 出錯誤狀態(tài)標識直接發(fā)送至后臺數(shù)據(jù)整合器，后臺數(shù)據(jù)整合器將錯誤狀態(tài)標識及串行LINK 數(shù)據(jù)整合后經PCIe接口發(fā)送控制臺。所述第2TSE2LINK模塊的處理過程如下開始，進入取數(shù)狀態(tài)；進入TSE數(shù)據(jù)等待狀態(tài)；判斷等待數(shù)據(jù)接收有效信號=1 ？如果上式成立，則有當TSE接收數(shù)據(jù)分別為0x01、0x03、0x07以及OxOf時，均進入獲取LINK發(fā)送數(shù)據(jù) 長度狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為Oxlf時，進入發(fā)送錯誤標識狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為0x3f時，進入發(fā)送分析標識狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為0x7f時，進入發(fā)送復位信號狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為Oxlc時，進入發(fā)送空標識狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為Oxlb時，進入發(fā)送滿標識狀態(tài)；當進入獲取LINK發(fā)送數(shù)據(jù)長度狀態(tài)時，如果數(shù)據(jù)接收有效信號為高電平則有當數(shù)據(jù)索引值分別為0X01、0X03、0X07以及OxOf時，分別進入LINKO數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)、LINKl數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)、LINK2數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)以及LINK3數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，分別在各自的通道 內判斷數(shù)據(jù)計數(shù)值是否為0且數(shù)據(jù)接收有效信號為高電平；如果滿足上述條件，則均返回 至等待數(shù)據(jù)接收有效信號為1的下一步驟進行處理；如果不滿足上述條件，則返回各自通 道的數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；當數(shù)據(jù)索引值為Oxlf時，進入發(fā)送錯誤標識狀態(tài)；當數(shù)據(jù)索引值為0x3f時，進入發(fā)送分析標識狀態(tài)；當數(shù)據(jù)索引值為0x7f時，進入發(fā)送復位信號狀態(tài)；當數(shù)據(jù)索引值為Oxlc時，進入發(fā)送空標識狀態(tài)；當數(shù)據(jù)索引值為Oxlb時，進入發(fā)送滿標識狀態(tài)；判斷上述發(fā)送錯誤標識狀態(tài)、發(fā)送分析標識狀態(tài)、發(fā)送復位信號狀態(tài)、發(fā)送空標識 狀態(tài)以及發(fā)送滿標識狀態(tài)的數(shù)據(jù)接收有效信號是否為高電平，如果是電平，則均返回至TSE 數(shù)據(jù)等待狀態(tài)，否則相應返回至各自的狀態(tài)中。所述光纖通信卡對控制臺發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，得到光纖信號包括以下步驟控制臺傳入的PCIe總線數(shù)據(jù)經PCIe接口傳輸至II型通信協(xié)議轉換器中進行數(shù) 據(jù)合成及轉換處理后，由光纖收發(fā)模組經光纖介質發(fā)送至光纖以太網掃描控制板；所述在II型通信協(xié)議轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下II型通信協(xié)議轉換器從后臺數(shù)據(jù)整合器中取出串行LINK數(shù)據(jù)、復位狀態(tài)標識和 分析狀態(tài)標識，由第2LINK模塊轉換成并行LINK數(shù)據(jù)后與復位狀態(tài)標識及分析狀態(tài)標識均 傳輸至第2LINK2TSE模塊轉換成局域網協(xié)議數(shù)據(jù)，通過第2TSE IP核模塊打包后由第2光 纖模組經光纖介質傳輸?shù)焦饫w以太網掃描控制板。所述光纖以太網掃描控制板將光纖通信卡傳入的光纖信號進行處理包括以下步 驟光纖通信卡經光纖介質將串行光纖信號傳輸至第1光纖收發(fā)模組送至I型通信協(xié) 議轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理，數(shù)據(jù)合成及轉換處理后的數(shù)據(jù)通過背板接口送至譜 儀系統(tǒng)；所述在I型通信協(xié)議轉換器進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下從第1光纖收發(fā)模組獲得的局域網串行數(shù)據(jù)由第ITSE IP核模塊進行串并轉換后 送入第ITSE 2LINK模塊進行數(shù)據(jù)協(xié)議轉換，分檢出LINK數(shù)據(jù)和復位狀態(tài)標識及分析狀態(tài) 標識，第ILINK模塊將LINK數(shù)據(jù)分解成串行LINK數(shù)據(jù)送至背板接口，復位狀態(tài)標識及分析 狀態(tài)標識直接送至背板接口后，由背板接口統(tǒng)一將LINK數(shù)據(jù)、位狀態(tài)標識及分析狀態(tài)標識 傳輸至譜儀系統(tǒng)。光纖以太網掃描控制板對譜儀系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理包括以下步驟譜儀系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過背板接口送至光纖以太網掃描控制板的I型通信協(xié)議 轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理后發(fā)送至第1光纖收發(fā)模組，形成串行光纖信號，經光 纖介質傳輸至光纖通信卡；所述在I型通信協(xié)議轉換器進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下I型通信協(xié)議轉換器接收背板接口傳入的LINK數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識；LINK數(shù)據(jù)通過第ILINK模塊傳輸至第1LINK2TSE模塊，錯誤狀態(tài)標識直接傳輸至 第 1LINK2TSE 模塊；
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第1LINK2TSE模塊將上述接收的LINK數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識整合成局域網格式數(shù) 據(jù)經第ITSE IP核模塊進行并串轉換后發(fā)送至第1光纖收發(fā)模組。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點1.本發(fā)明提出了一種基于FPGA實現(xiàn)的、采用千兆光纖為傳輸介質的新型數(shù)據(jù)通 信模式，用于實現(xiàn)核磁共振譜儀與控制臺之間的高速數(shù)據(jù)通信，支持多接收通道數(shù)據(jù)的傳 輸，解決海量數(shù)據(jù)高速通信問題。2.實現(xiàn)LINK串行數(shù)據(jù)協(xié)議與Khernet幀格式數(shù)據(jù)協(xié)議的解析與生成；支持重建 數(shù)據(jù)與控制狀態(tài)標識同數(shù)據(jù)包傳送，結構簡單，集成度高，運行穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明裝置結構框圖；圖2為本發(fā)明中LINK2TSE模塊狀態(tài)機工作流程圖；圖3為本發(fā)明中TSE2LINK模塊狀態(tài)機工作流程。
具體實施例方式本發(fā)明基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置由兩種獨立的板卡構成， 分別為置于譜儀系統(tǒng)內的光纖以太網掃描控制板和置于控制臺底板PCIe插槽中的 Ethernet-PCIe光纖通信卡；兩個獨立的板卡之間通過多模光纖實現(xiàn)互聯(lián)。圖1給出了本 發(fā)明裝置的結構框圖。光纖以太網掃描控制板包括背板接口、I型通信協(xié)議轉換器和第1光纖收發(fā)模組， I型通信協(xié)議轉換器通過背板接口與譜儀系統(tǒng)進行通信連接，通過第1光纖收發(fā)模組與光 纖通信卡進行雙向傳輸；光纖通信卡包括PCIe接口、第2光纖收發(fā)模組以及II型通信協(xié)議轉換器，II型 通信協(xié)議轉換器通過PCIe接口與控制臺進行通信連接，通過第2光纖收發(fā)模組與光纖以太 網掃描控制板進行雙向傳輸。光纖以太網掃描控制板由背板接口、I型通信協(xié)議轉換器和光纖收發(fā)模組(SFP) 組成。背板接口用于實現(xiàn)四組LINK通道信號、錯誤標識(ERROR)信號、以及復位(RESET) 和分析(ANALYSE)信號接口連接，I型通信協(xié)議轉換器用于實現(xiàn)LINK通信協(xié)議與肚hernet 通信協(xié)議之間的轉換，光纖收發(fā)模組(SFP)用于實現(xiàn)光纖千兆以太網高速串行接口信號與 電信號的轉換。Ethernet-PCIe光纖通信卡由光纖接口、II型通信協(xié)議轉換器和PCIe接口組成。 光纖收發(fā)模組(SFP)用于實現(xiàn)光纖千兆以太網高速串行接口信號與電信號的轉換，II型通 信協(xié)議轉換器用于實現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)整合和LINK通信協(xié)議與Khernet通信協(xié)議之間的轉換， PCIe接口采用Altera公司的PCIeCompiler IP核實現(xiàn)，用于完成PCIe高速串行接口信號 接口連接。光纖以太網掃描控制板，通過譜儀背板接口將實現(xiàn)分布式并行處理器互聯(lián)的、包 含射頻接收通道數(shù)據(jù)在內的串行LINK通信協(xié)議數(shù)據(jù)，連同錯誤標識(ERROR)信號一起打 包成Khernet幀格式數(shù)據(jù)包，通過板上的光纖收發(fā)模組(SFP)，以多模光纖為介質，傳輸?shù)?Ethernet-PCIe光纖通信卡中，同時又將經多模光纖接收到的Khernet幀格式數(shù)據(jù)包解
12包，分揀出LINK數(shù)據(jù)以及復位(RESET)和分析(ANALSYQ，按照LINK串行數(shù)據(jù)協(xié)議，對分揀 出的LINK數(shù)據(jù)予以轉換，并經緩存后將LINK數(shù)據(jù)放置于LINK總線上；Ethernet-PCIe光纖通信卡，將從操作計算機的PCIe串行總線上接收到的掃描控 制命令和數(shù)據(jù)，由PCIe協(xié)議格式轉換為LINK協(xié)議格式，并將轉換后的數(shù)據(jù)按照Khernet 幀格式，經板上的光纖收發(fā)模組(SFP)，以多模光纖為介質，傳輸?shù)焦饫w以太網掃描控制板 中，同時又將經多模光纖所接收到的包含多通道射頻接收數(shù)據(jù)的Khernet幀格式數(shù)據(jù)包 進行解包，得到LINK協(xié)議數(shù)據(jù)，并按照PCIe協(xié)議格式上傳給控制臺，為核磁共振成像重建 提供原始成像數(shù)據(jù)。所述I型通信協(xié)議轉換器通過FPGA實現(xiàn)，具有第ILINK模塊、第1LINK2TSE模塊、 第1TSE2LINK模塊、第ITSE IP核模塊和第1CFG_TSE模塊，其中第ILINK模塊通過背板接 口與譜儀系統(tǒng)進行串行LINK協(xié)議數(shù)據(jù)的通信，第1LINK2TSE模塊將第ILINK模塊接收到的 LINK協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成TSE協(xié)議數(shù)據(jù)后與第ITSE IP核模塊相連；第ITSE IP核模塊通過第 1TSE2LINK模塊將TSE協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成LINK協(xié)議數(shù)據(jù)后與第ILINK模塊相連；第ITSE IP 核模塊通過第1光纖收發(fā)模組與光纖通信卡進行雙向傳輸。第ILINK模塊具有四組獨立的LINK通道以及接收FIFO和發(fā)送FIFO，來自背板接 口的串行LINK數(shù)據(jù)被轉成8位的并行數(shù)據(jù)后寫入到接收FIFO中，同時將發(fā)送至FIFO中的 數(shù)據(jù)通過LINK通道發(fā)送給背板接口。第1LINK2TSE模塊在第ILINK模塊接收FIFO中有數(shù)據(jù)或者錯誤標識、分析、復位 狀態(tài)信號的狀態(tài)發(fā)生變化的條件下，將第ILINK模塊接收到的FIFO數(shù)據(jù)，以及背板接口傳 來的錯誤標識信號組合成局域網數(shù)據(jù)幀格式，并發(fā)送給TSE IP核模塊。第1TSE2LINK模塊對第ITSE IP核模塊所接收到的數(shù)據(jù)進行屬性判斷，如果是 LINK數(shù)據(jù)則寫入第ILINK的發(fā)送FIFO中，如果是分析標識或復位標識狀態(tài)信號，則直接通 過狀態(tài)信號線傳送給背板接口。所述II型通信協(xié)議轉換器通過FPGA實現(xiàn)，具有第2LINK模塊、第2LINK2TSE模塊、 第2TSE2LINK模塊、第2TSE IP核模塊、第2CFG_TSE模塊以及后臺數(shù)據(jù)整合器，其中后臺數(shù) 據(jù)整合器通過PCIe接口與控制臺進行通信連接，第2LINK2TSE模塊將第2LINK模塊接收到 的LINK協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成TSE協(xié)議數(shù)據(jù)后與第2TSE IP核模塊相連；第2TSE IP核模塊通過 第2TSE2LINK模塊將TSE協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成LINK協(xié)議數(shù)據(jù)后與第2LINK模塊相連；第2TSE IP核模塊通過第2光纖收發(fā)模組與光纖以太網掃描控制板雙向傳輸。第2LINK模塊具有四組獨立的LINK通道以及接收FIFO和發(fā)送FIFO，來自后臺數(shù) 據(jù)整合器的串行數(shù)據(jù)被轉成8位的并行數(shù)據(jù)后寫入到接收FIFO中，同時將發(fā)送至FIFO中 的數(shù)據(jù)通過LINK通道發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)整合器。第2LINK2TSE模塊在第2LINK模塊接收FIFO中有數(shù)據(jù)或者錯誤標識信號的狀態(tài) 發(fā)生變化的條件下，將第2LINK模塊接收到的FIFO數(shù)據(jù)，以及后臺數(shù)據(jù)整合器傳來的分析 和復位狀態(tài)信號組合成局域網數(shù)據(jù)幀格式，并發(fā)送給第2TSE IP核模塊。第2TSE2LINK模塊對第2TSE IP核模塊所接收到的數(shù)據(jù)進行屬性判斷，如果是 LINK數(shù)據(jù)則寫入第2LINK的發(fā)送FIFO中，如果是錯誤標識狀態(tài)信號，則直接通過狀態(tài)信號 線傳送給后臺數(shù)據(jù)整合器。所述后臺整合器一方面執(zhí)行將來自第2TSE2LINK模塊的錯誤標識和來自第2LINK
13模塊的LINK數(shù)據(jù)以及LINK通道空/滿標識和PCIe數(shù)據(jù)包是否準備好標識發(fā)送給PCIe接 口模塊的操作；另一方面根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)屬性，將LINK數(shù)據(jù)以及復位信號和分析信號 解析出來，并分別發(fā)送給第2LINK模塊和第2LINK2TSE模塊。所述I型通信協(xié)議轉換器還具有第1CFG_TSE模塊，而II型通信協(xié)議轉換器還具 有第2CFG_TSE模塊，第1CFG_TSE模塊用于對第ITSE IP核模塊的MAC地址和局域網數(shù)據(jù) 幀最大長度進行配置，由一個狀態(tài)機來控制配置流程，當配置完成后，如果第ITSE IP核監(jiān) 測到光纖連接狀況發(fā)生變化，則需要重新對第ITSE IP核模塊進行配置；第2CFG_TSE模塊 用于對第2TSE IP核模塊的MAC地址和局域網數(shù)據(jù)幀最大長度進行配置，由一個狀態(tài)機來 控制配置流程，當配置完成后，如果第2TSE IP核監(jiān)測到光纖連接狀況發(fā)生變化，則需要重 新對第2TSE IP核模塊進行配置。本發(fā)明的通信協(xié)議轉換器表現(xiàn)為基于FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)技術實 現(xiàn)的兩個實體，分別為應用于光纖以太網掃描控制板的I型通信協(xié)議轉換器和應用于 Ethernet-PCIe光纖通信卡的II型通信協(xié)議轉換器。I型通信協(xié)議轉換器和II型通信協(xié)議 轉換器均包括LINK模塊、LINK2TSE模塊、TSE2LINK模塊、TSE IP核模塊和CFG_TSE模塊， 而II型通信協(xié)議轉換器又同時包括后臺數(shù)據(jù)整合器(BACKEND)模塊。I型通信協(xié)議轉換器和II型通信協(xié)議轉換器中的LINK模塊，由四組獨立的LINK 通道、以及接收FIFO和發(fā)送FIFO組成。在LINK模塊中，來自譜儀背板的串行LINK信號首 先被轉成8位的并行數(shù)據(jù)，然后寫入到接收FIFO中，同時將發(fā)送FIFO中的數(shù)據(jù)通過LINK 通道發(fā)送給譜儀背板。I型通信協(xié)議轉換器和II型通信協(xié)議轉換器中的LINK2TSE模塊，在LINK模塊 接收(RX)FIFO中有數(shù)據(jù)或者錯誤標識(Error)、分析(Analyses)、復位(Reset)等狀態(tài) 信號的狀態(tài)發(fā)生變化的條件下，將LINK模塊接收的FIFO數(shù)據(jù)，以及背板傳來的錯誤標識 (Error)、分析(Analyses)和復位(Reset)等狀態(tài)信號組合成以太網數(shù)據(jù)幀格式，并發(fā)送給 TSE IP核模塊。I型通信協(xié)議轉換器和11型通信協(xié)議轉換器中的TSE2LINK模塊，對TSE模塊所接 收到的數(shù)據(jù)進行屬性判斷，如果是LINK數(shù)據(jù)則寫入LINK的發(fā)送(TX)FIFO中，如果是諸如 錯誤標識(Error)、分析(Analyses)或者復位(Reset)等狀態(tài)信號，則直接通過狀態(tài)信號線 傳送給譜儀背板接口。I型通信協(xié)議轉換器和II型通信協(xié)議轉換器中的TSE2LINK模塊，采用Altera 公司的TSE IP核實現(xiàn)。該IP核能夠支持10M/100M/1000M三個速度的MAC，以及一個 IOOOBase-X 的 PCS 和一個可選的 PMA。本實施例選用 1000M MAC+1000Base-X/SGMII PCS 的工作模式，同時使用Transceiver Block(GXB)資源，TSE的內部FIFO深度使用2048，寬 度是8，內部關鍵寄存器的配置采用如下策略Ipg_length = 64 ；frm_length = 1518 ；TX_ FIF0_AE = 8 ；TX_FIF0_AF = 8 ；TX_FIF0_SECTI0N_EMPTY = 1800 ；TX_FIF0_SECTI0N_FULL =16 ；command_config = 0x0408003boI型通信協(xié)議轉換器和11型通信協(xié)議轉換器中的CFG_TSE模塊，用于對TSE IP核 的MAC地址和Khernet數(shù)據(jù)幀最大長度等項目進行配置，由一個狀態(tài)機來控制配置流程， 狀態(tài)機從空閑狀態(tài)開始執(zhí)行。當配置完成后，如果TSE IP核監(jiān)測到光纖連接狀況發(fā)生變化， 則需要重新對TSE IP核模塊進行配置。
II型通信協(xié)議轉換器中后臺數(shù)據(jù)整合器(BACKEND)模塊，一方面，要執(zhí)行將來自 TSE2LINK模塊的錯誤標識(ERROR)和來自LINK模塊的LINK數(shù)據(jù)，以及LINK通道空/滿標 識和PCIe數(shù)據(jù)包是否準備好標識發(fā)送給PCIe接口模塊的操作，另一方面，還要根據(jù)所接收 到的數(shù)據(jù)屬性，將LINK數(shù)據(jù)以及復位(Reset)信號和分析(Analyses)信號解析出來，并分 別發(fā)送給LINK模塊和LINK2TSE模塊。通信協(xié)議轉換器中的LINK2TSE模塊和TSE2LINK模塊都需要對Khernet幀格式 數(shù)據(jù)包進行操作，其中LINK2TSE模塊完成串行LINK數(shù)據(jù)的接收和Khernet幀格式數(shù)據(jù)包 的生成，而TSE2LINK模塊完成Khernet幀格式數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)的解析和發(fā)送。Ethernet幀格式數(shù)據(jù)包由源地址+目的地址+長度十一個或多個子數(shù)據(jù)包構成， 源地址和目的地址取相同的值OxAAAAAAAAAAAA，每個子數(shù)據(jù)包包含要傳輸?shù)囊粋€LINK的 數(shù)據(jù)或者一個狀態(tài)信號的狀態(tài)，其數(shù)據(jù)格式為Aatajndex+Length (optional) +Content, 其中，Datajndex表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型，其子數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)類型定義如表1所示；Length 表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度，LINK類型數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)長度定義，而錯誤標識(Error)、分析 (Analyse)以及復位(Reset)狀態(tài)標識信號則沒有數(shù)據(jù)長度定義；Content是要傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)內容，如果Datajndex是LINK類型數(shù)據(jù)，則Content的內容就是LINK數(shù)據(jù)，如果是狀 態(tài)標識信號，則Content的內容就是相應狀態(tài)信號的狀態(tài)值，其中，狀態(tài)信號為高電平時， Content的內容為0x01，低電平時為0x00。子數(shù)據(jù)包組成整個數(shù)據(jù)類型的順序是LINK0數(shù) 據(jù)+LINKl數(shù)據(jù)+LINK2數(shù)據(jù)+LINK3數(shù)據(jù)+錯誤標識(Error)信號+分析標識(Analyses) 信號 + 復位(Reset)信號 +FIFO 空(rx_fifo_empty)標識信號 +FIFO 滿(ff_rx_a_full) 標識信號。如果某一個數(shù)據(jù)包沒有要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)包中不包括相應的子數(shù)據(jù)包。表1子數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)類型定義表
權利要求
1.一種基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于包括置于譜儀系統(tǒng)內的 光纖以太網掃描控制板和置于控制臺中的光纖通信卡，兩個獨立的板卡之間通過多模光纖 實現(xiàn)互聯(lián)；光纖以太網掃描控制板包括背板接口、I型通信協(xié)議轉換器和第1光纖收發(fā)模組，I型 通信協(xié)議轉換器通過背板接口與譜儀系統(tǒng)進行通信連接，通過第1光纖收發(fā)模組與光纖通 信卡進行雙向傳輸；光纖通信卡包括PCIe接口、第2光纖收發(fā)模組以及II型通信協(xié)議轉換器，II型通信 協(xié)議轉換器通過PCIe接口與控制臺進行通信連接，通過第2光纖收發(fā)模組與光纖以太網掃 描控制板進行雙向傳輸。
2.按權利要求1所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所述I 型通信協(xié)議轉換器通過FPGA實現(xiàn)，具有第ILINK模塊、第1LINK2TSE模塊、第1TSE2LINK模 塊、第ITSE IP核模塊和第1CFG_TSE模塊，其中第ILINK模塊通過背板接口與譜儀系統(tǒng)進 行串行LINK協(xié)議數(shù)據(jù)的通信，第1LINK2TSE模塊將第ILINK模塊接收到的LINK協(xié)議數(shù)據(jù) 轉換成TSE協(xié)議數(shù)據(jù)后與第ITSE IP核模塊相連；第ITSE IP核模塊通過第1TSE2LINK模 塊將TSE協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成LINK協(xié)議數(shù)據(jù)后與第ILINK模塊相連；第ITSE IP核模塊通過第 1光纖收發(fā)模組與光纖通信卡進行雙向傳輸。
3.按權利要求2所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所述 第ILINK模塊具有四組獨立的LINK通道以及接收FIFO和發(fā)送FIFO，來自背板接口的串行 LINK數(shù)據(jù)被轉成8位的并行數(shù)據(jù)后寫入到接收FIFO中，同時將發(fā)送至FIFO中的數(shù)據(jù)通過 LINK通道發(fā)送給背板接口。
4.按權利要求2所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所述第 1LINK2TSE模塊在第ILINK模塊接收FIFO中有數(shù)據(jù)或者錯誤標識、分析、復位狀態(tài)信號的狀 態(tài)發(fā)生變化的條件下，將第ILINK模塊接收到的FIFO數(shù)據(jù)，以及背板接口傳來的錯誤標識 信號組合成局域網數(shù)據(jù)幀格式，并發(fā)送給TSE IP核模塊。
5.按權利要求2所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于第 1TSE2LINK模塊對第ITSE IP核模塊所接收到的數(shù)據(jù)進行屬性判斷，如果是LINK數(shù)據(jù)則寫 入第ILINK的發(fā)送FIFO中，如果是分析標識或復位標識狀態(tài)信號，則直接通過狀態(tài)信號線 傳送給背板接口。
6.按權利要求1所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所述II 型通信協(xié)議轉換器通過FPGA實現(xiàn)，具有第2LINK模塊、第2LINK2TSE模塊、第2TSE2LINK模 塊、第2TSE IP核模塊、第2CFG_TSE模塊以及后臺數(shù)據(jù)整合器，其中后臺數(shù)據(jù)整合器通過 PCIe接口與控制臺進行通信連接，第2LINK2TSE模塊將第2LINK模塊接收到的LINK協(xié)議數(shù) 據(jù)轉換成TSE協(xié)議數(shù)據(jù)后與第2TSE IP核模塊相連；第2TSE IP核模塊通過第2TSE2LINK 模塊將TSE協(xié)議數(shù)據(jù)轉換成LINK協(xié)議數(shù)據(jù)后與第2LINK模塊相連；第2TSE IP核模塊通過 第2光纖收發(fā)模組與光纖以太網掃描控制板雙向傳輸。
7.按權利要求6所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所述第 2LINK模塊具有四組獨立的LINK通道以及接收FIFO和發(fā)送FIFO，來自后臺數(shù)據(jù)整合器的 串行數(shù)據(jù)被轉成8位的并行數(shù)據(jù)后寫入到接收FIFO中，同時將發(fā)送至FIFO中的數(shù)據(jù)通過 LINK通道發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)整合器。
8.按權利要求6所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所述第 2LINK2TSE模塊在第2LINK模塊接收FIFO中有數(shù)據(jù)或者錯誤標識信號的狀態(tài)發(fā)生變化的條 件下，將第2LINK模塊接收到的FIFO數(shù)據(jù)，以及后臺數(shù)據(jù)整合器傳來的分析和復位狀態(tài)信 號組合成局域網數(shù)據(jù)幀格式，并發(fā)送給第2TSE IP核模塊。
9.按權利要求6所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所述第 2TSE2LINK模塊對第2TSE IP核模塊所接收到的數(shù)據(jù)進行屬性判斷，如果是LINK數(shù)據(jù)則寫 入第2LINK的發(fā)送FIFO中，如果是錯誤標識狀態(tài)信號，則直接通過狀態(tài)信號線傳送給后臺 數(shù)據(jù)整合器。
10.按權利要求6所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所述 后臺整合器一方面執(zhí)行將來自第2TSE2LINK模塊的錯誤標識和來自第2LINK模塊的LINK 數(shù)據(jù)以及LINK通道空/滿標識和PCIe數(shù)據(jù)包是否準備好標識發(fā)送給PCIe接口模塊的操 作；另一方面根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)屬性，將LINK數(shù)據(jù)以及復位信號和分析信號解析出來， 并分別發(fā)送給第2LINK模塊和第2LINK2TSE模塊。
11.按權利要求2或6所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置，其特征在于所 述I型通信協(xié)議轉換器還具有第1CFG_TSE模塊而II型通信協(xié)議轉換器還具有第2CFG_TSE 模塊，第1CFG_TSE模塊用于對第ITSE IP核模塊的MAC地址和局域網數(shù)據(jù)幀最大長度進 行配置，由一個狀態(tài)機來控制配置流程，當配置完成后，如果第ITSE IP核監(jiān)測到光纖連接 狀況發(fā)生變化，則需要重新對第ITSE IP核模塊進行配置；第2CFG_TSE模塊用于對第2TSE IP核模塊的MAC地址和局域網數(shù)據(jù)幀最大長度進行配置，由一個狀態(tài)機來控制配置流程， 當配置完成后，如果第2TSE IP核監(jiān)測到光纖連接狀況發(fā)生變化，則需要重新對第2TSE IP 核模塊進行配置。
12.一種基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟 通過光纖以太網掃描控制板和光纖通信卡分別接收譜儀系統(tǒng)和控制臺發(fā)送的數(shù)據(jù)； 分別在光纖以太網掃描控制板和光纖通信卡同時對譜儀系統(tǒng)和控制臺發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，分別得到各自的光纖信號；光纖以太網掃描控制板將自身得到的光纖信號經光纖介質輸出至光纖通信卡；同時光 纖通信卡經光纖介質將自身得到的光纖信號輸出至光纖以太網掃描控制板；光纖通信卡將光纖以太網掃描控制板傳入的光纖信號進行處理后，發(fā)送至控制臺；同 時光纖以太網掃描控制板將光纖通信卡傳入的光纖信號進行處理后，發(fā)送至譜儀系統(tǒng)。
13.按權利要求12所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于所述在 光纖以太網掃描控制板對譜儀系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理包括以下步驟譜儀系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過背板接口送至光纖以太網掃描控制板的I型通信協(xié)議轉換 器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理后發(fā)送至第1光纖收發(fā)模組，形成串行光纖信號，經光纖介 質傳輸至光纖通信卡；所述在I型通信協(xié)議轉換器進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下 I型通信協(xié)議轉換器接收背板接口傳入的LINK數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識； LINK數(shù)據(jù)通過第ILINK模塊傳輸至第1LINK2TSE模塊，錯誤狀態(tài)標識直接傳輸至第 1LINK2TSE 模塊；第1LINK2TSE模塊將上述接收的LINK數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識整合成局域網格式數(shù)據(jù)經第ITSE IP核模塊進行并串轉換后發(fā)送至第1光纖收發(fā)模組。
14.按權利要求13所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于所述第 1LINK2TSE模塊的處理過程如下開始，進入空閑狀態(tài)；判斷是否有LINK數(shù)據(jù)輸入，或者狀態(tài)信號是否發(fā)生變化或首次執(zhí)行狀態(tài)機生變化； 如果滿足上述三個條件之一，則進入數(shù)據(jù)包頭發(fā)送狀態(tài)； 判斷是否首次執(zhí)行狀態(tài)機，如是，則進入索引標識發(fā)送狀態(tài)； 當索引標識=Oxlf時，進入錯誤標識發(fā)送狀態(tài)，返回索引標識發(fā)送狀態(tài)； 當索引標識=0x3f時，進入分析標識發(fā)送狀態(tài)，返回索引標識發(fā)送狀態(tài)； 當索引標識=0x7f時，進入復位標識發(fā)送狀態(tài)，返回索引標識發(fā)送狀態(tài)； 當索引標識=Oxlc時，進入FIFO空標識發(fā)送狀態(tài)，返回索引標識發(fā)送狀態(tài)； 當索引標識=Oxlb時，進入FIFO滿標識發(fā)送狀態(tài)，返回等待一個時鐘周期狀態(tài)，然后 進入空閑狀態(tài)。
15.按權利要求14所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于如果 不是首次執(zhí)行狀態(tài)機，則判斷是否有LINK數(shù)據(jù)；如果有LINK數(shù)據(jù)，則進入LINK索引發(fā)送狀態(tài)，然后進入數(shù)據(jù)長度發(fā)送狀態(tài)； 當索引標識=0x01時，進入LINKO通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)； 當索引標識=0x03時，進入LINKl通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)； 當索引標識=0x07時，進入LINK2通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)； 如果上述索引標識的狀態(tài)均不成立時，進入LINK3通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。
16.按權利要求15所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于 當進入LINKO通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量=0x01 ？如果等式不成立，則返回LINKO通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)； 如果等式成立，則判斷LINK1、LINK2、LINK3通道是否有數(shù)據(jù)； 如果有數(shù)據(jù)，則返回LINK索引發(fā)送狀態(tài)； 如果沒有數(shù)據(jù)，則轉至索引標識發(fā)送狀態(tài)。
17.按權利要求15所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于 當進入LINKl通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量=0x01 ？如果等式不成立，則返回LINKl通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)； 如果等式成立，則判斷LINK2、LINK3通道是否有數(shù)據(jù)； 如果有數(shù)據(jù)，則返回LINK索引發(fā)送狀態(tài)； 如果沒有數(shù)據(jù)，則轉至索引標識發(fā)送狀態(tài)。
18.按權利要求15所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于 當進入LINK2通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量=0x01 ？如果等式不成立，則返回LINK2通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)； 如果等式成立，則判斷LINK3通道是否有數(shù)據(jù)； 如果有數(shù)據(jù)，則返回LINK索引發(fā)送狀態(tài)； 如果沒有數(shù)據(jù)，則轉至索引標識發(fā)送狀態(tài)。
19.按權利要求15所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于當進入LINK3通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量=0x01 ？ 如果等式不成立，則返回LINK3通道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)； 如果等式成立，則轉至索引標識發(fā)送狀態(tài)。
20.按權利要求12所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于所述 光纖通信卡將光纖以太網掃描控制板傳入的光纖信號進行處理后包括以下步驟光纖以太網掃描控制板經光纖介質發(fā)送的光纖數(shù)據(jù)經光纖收發(fā)模組送至光纖通信卡 的II型通信協(xié)議轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理后發(fā)送至PCIe接口，形成PCIe總線數(shù) 據(jù)，上傳至控制臺；所述在II型通信協(xié)議轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下 II型通信協(xié)議轉換器接收從第2光纖模組傳入的局域網數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識； 局域網數(shù)據(jù)通過第2TSE IP核模塊傳輸進行數(shù)據(jù)解包，通過第2TSE2LINK模塊進行局 域網數(shù)據(jù)協(xié)議到LINK協(xié)議數(shù)據(jù)的轉換，并分檢出錯誤狀態(tài)標識，轉換出的LINK協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā) 送至第2LINK模塊經過第2LINK模塊轉換成串行LINK數(shù)據(jù)送至后臺數(shù)據(jù)整合器，分檢出錯 誤狀態(tài)標識直接發(fā)送至后臺數(shù)據(jù)整合器，后臺數(shù)據(jù)整合器將錯誤狀態(tài)標識及串行LINK數(shù) 據(jù)整合后經PCIe接口發(fā)送控制臺。
21.按權利要求20所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于所述 第2TSE2LINK模塊的處理過程如下開始，進入取數(shù)狀態(tài)； 進入TSE數(shù)據(jù)等待狀態(tài)； 判斷等待數(shù)據(jù)接收有效信號=1？ 如果上式成立，則有當TSE接收數(shù)據(jù)分別為0X01、0X03、0X07以及OxOf時，均進入獲取LINK發(fā)送數(shù)據(jù)長度 狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為Oxlf時，進入發(fā)送錯誤標識狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為0x3f時，進入發(fā)送分析標識狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為0x7f時，進入發(fā)送復位信號狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為Oxlc時，進入發(fā)送空標識狀態(tài)；當TSE接收數(shù)據(jù)為Oxlb時，進入發(fā)送滿標識狀態(tài)；如果TSE接收數(shù)據(jù)不滿足上述任何條件時，返回TSE數(shù)據(jù)等待狀態(tài)。
22.按權利要求21所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于當進 入獲取LINK發(fā)送數(shù)據(jù)長度狀態(tài)時，如果數(shù)據(jù)接收有效信號為高電平則有當數(shù)據(jù)索引值分別為0X01、0X03、0X07以及OxOf時，分別進入LINKO數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)、 LINKl數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)、LINK2數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)以及LINK3數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，分別在各自的通道內 判斷數(shù)據(jù)計數(shù)值是否為0且數(shù)據(jù)接收有效信號為高電平；如果滿足上述條件，則均返回至 等待數(shù)據(jù)接收有效信號為1的下一步驟進行處理；如果不滿足上述條件，則返回各自通道 的數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)；當數(shù)據(jù)索引值為Oxlf時，進入發(fā)送錯誤標識狀態(tài)； 當數(shù)據(jù)索引值為0x3f時，進入發(fā)送分析標識狀態(tài)； 當數(shù)據(jù)索引值為0x7f時，進入發(fā)送復位信號狀態(tài)；當數(shù)據(jù)索引值為Oxlc時，進入發(fā)送空標識狀態(tài)； 當數(shù)據(jù)索引值為Oxlb時，進入發(fā)送滿標識狀態(tài)；判斷上述發(fā)送錯誤標識狀態(tài)、發(fā)送分析標識狀態(tài)、發(fā)送復位信號狀態(tài)、發(fā)送空標識狀態(tài) 及發(fā)送滿標識狀態(tài)的數(shù)據(jù)接收有效信號是否為高電平，如果是電平，則均返回至TSE數(shù)據(jù) 等待狀態(tài)，否則相應返回至各自的狀態(tài)中。
23.按權利要求12所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于所述 光纖通信卡對控制臺發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，得到光纖信號包括以下步驟控制臺傳入的PCIe總線數(shù)據(jù)經PCIe接口傳輸至II型通信協(xié)議轉換器中進行數(shù)據(jù)合 成及轉換處理后，由光纖收發(fā)模組經光纖介質發(fā)送至光纖以太網掃描控制板； 所述在II型通信協(xié)議轉換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下 II型通信協(xié)議轉換器從后臺數(shù)據(jù)整合器中取出串行LINK數(shù)據(jù)、復位狀態(tài)標識和分析 狀態(tài)標識，由第2LINK模塊轉換成并行LINK數(shù)據(jù)后與復位狀態(tài)標識及分析狀態(tài)標識均傳輸 至第2LINK2TSE模塊轉換成局域網協(xié)議數(shù)據(jù)，通過第2TSE IP核模塊打包后由第2光纖模 組經光纖介質傳輸?shù)焦饫w以太網掃描控制板。
24.按權利要求12所述的基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于所述 光纖以太網掃描控制板將光纖通信卡傳入的光纖信號進行處理包括以下步驟光纖通信卡經光纖介質將串行光纖信號傳輸至第1光纖收發(fā)模組送至I型通信協(xié)議轉 換器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理，數(shù)據(jù)合成及轉換處理后的數(shù)據(jù)通過背板接口送至譜儀系 統(tǒng)；所述在I型通信協(xié)議轉換器進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下 從第1光纖收發(fā)模組獲得的局域網串行數(shù)據(jù)由第ITSE IP核模塊進行串并轉換后送入 第ITSE 2LINK模塊進行數(shù)據(jù)協(xié)議轉換，分檢出LINK數(shù)據(jù)和復位狀態(tài)標識及分析狀態(tài)標識， 第ILINK模塊將LINK數(shù)據(jù)分解成串行LINK數(shù)據(jù)送至背板接口，復位狀態(tài)標識及分析狀態(tài) 標識直接送至背板接口后，由背板接口統(tǒng)一將LINK數(shù)據(jù)、位狀態(tài)標識及分析狀態(tài)標識傳輸 至譜儀系統(tǒng)。光纖以太網掃描控制板對譜儀系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理包括 譜儀系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過背板接口送至光纖以太網掃描控制板的I型通信協(xié)議轉換 器中進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理后發(fā)送至第1光纖收發(fā)模組，形成串行光纖信號，經光纖介 質傳輸至光纖通信卡；所述在I型通信協(xié)議轉換器進行數(shù)據(jù)合成及轉換處理過程如下 I型通信協(xié)議轉換器接收背板接口傳入的LINK數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識； LINK數(shù)據(jù)通過第ILINK模塊傳輸至第1LINK2TSE模塊，錯誤狀態(tài)標識直接傳輸至第 1LINK2TSE 模塊；第1LINK2TSE模塊將上述接收的LINK數(shù)據(jù)和錯誤狀態(tài)標識整合成局域網格式數(shù)據(jù)經 第ITSE IP核模塊進行并串轉換后發(fā)送至第1光纖收發(fā)模組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于FPGA的核磁共振數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)裝置及方法，光纖以太網掃描控制板和光纖通信卡，二者通過多模光纖實現(xiàn)互聯(lián)；光纖以太網掃描控制板包括背板接口、I型通信協(xié)議轉換器和第1光纖收發(fā)模組，I型通信協(xié)議轉換器通過背板接口與譜儀系統(tǒng)進行通信連接，通過第1光纖收發(fā)模組與光纖通信卡進行雙向傳輸；光纖通信卡包括PCIe接口、第2光纖收發(fā)模組以及II型通信協(xié)議轉換器，II型通信協(xié)議轉換器通過PCIe接口與控制臺進行通信連接，通過第2光纖收發(fā)模組與光纖以太網掃描控制板進行雙向傳輸。本發(fā)明支持多接收通道數(shù)據(jù)的傳輸，解決海量數(shù)據(jù)高速通信問題；實現(xiàn)LINK串行數(shù)據(jù)協(xié)議與Ethernet幀格式數(shù)據(jù)協(xié)議的解析與生成；結構簡單，集成度高，運行穩(wěn)定。
文檔編號H04L12/28GK102104427SQ20091024853
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者劉強, 史建華, 孫佳音, 宋俊峰, 王君杰, 隋永盛 申請人:東軟飛利浦醫(yī)療設備系統(tǒng)有限責任公司