基于以太網(wǎng)協(xié)議的ct滑環(huán)通訊鏈路及其通訊方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路及其通訊方法，其通訊方法包括步驟：1)構(gòu)造一個(gè)CT滑環(huán)通訊鏈路，鏈路上的器件從發(fā)送端到接收端的順序依次為：共模抑制器、交流耦合變壓器、滑環(huán)、交流耦合變壓器、共模抑制器；2)對(duì)以太網(wǎng)的鏈路層數(shù)據(jù)包進(jìn)行如下改造：增加鏈路層的數(shù)據(jù)幀類型的數(shù)量來滿足發(fā)送實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)包；3)對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行如下改造：重新封裝鏈路層數(shù)據(jù)包，定義鏈路層的不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包，及定義高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的可搶占式發(fā)送模式；4)將改造后的鏈路層數(shù)據(jù)包放到采用滑環(huán)的物理層上進(jìn)行傳輸。本發(fā)明主要應(yīng)用在醫(yī)療設(shè)備的滑環(huán)通信設(shè)計(jì)上。
【專利說明】基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路及其通訊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路及其通訊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)(CT)的機(jī)架包括固定部分和旋轉(zhuǎn)部分。由于旋轉(zhuǎn)部分是在固定機(jī)架的支撐下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，為了保證給旋轉(zhuǎn)部分供電和通信，需要使用滑環(huán)來連接固定部分和旋轉(zhuǎn)部分?；h(huán)采用的是電刷加金屬滑軌的接觸方式，每一個(gè)滑軌提供一條通路。由于滑環(huán)的成本很高，故在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要優(yōu)化通信的設(shè)計(jì)，以便使用盡量少的通信連路來實(shí)現(xiàn)多的信息傳遞。
[0003]在固定和旋轉(zhuǎn)部分交互的信息包括很多種，存在不同的實(shí)時(shí)要求。如何在一條連路上實(shí)現(xiàn)多個(gè)信息鏈路通信，并滿足不同信息的實(shí)時(shí)性要求，成為了滑環(huán)使用中的一個(gè)難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述，本發(fā)明將提供一種基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路及其通訊方法，它可在一條滑環(huán)通信線路上傳輸多種連接信息，保證不同信息的不同實(shí)時(shí)要求。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案為:
[0006]一種基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路，包括具有固定部分和旋轉(zhuǎn)部分的CT機(jī)架，其特征在于:
[0007]鏈路上的器件從發(fā)送端到接收端的順序依次為:裝在旋轉(zhuǎn)部分上的共模抑制器和交流耦合變壓器、滑環(huán)、裝在固定部分上的交流耦合變壓器和共模抑制器，其中:
[0008]共模抑制器用來降低差分信號(hào)對(duì)間的失衡；
[0009]耦合變壓器用來隔離直流信號(hào)，降低旋轉(zhuǎn)部分和固定部分的共模電壓不匹配帶來的電信號(hào)傳輸問題；
[0010]滑環(huán)與旋轉(zhuǎn)部分和固定部分電性連接，信號(hào)通過滑環(huán)在固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間進(jìn)行通信。
[0011]一種基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路的通訊方法，包括步驟:
[0012]I)構(gòu)造一個(gè)CT滑環(huán)通訊鏈路，鏈路上的器件從發(fā)送端到接收端的順序依次為:共模抑制器、交流耦合變壓器、滑環(huán)、交流耦合變壓器、共模抑制器；
[0013]2)對(duì)以太網(wǎng)的鏈路層數(shù)據(jù)包進(jìn)行如下改造:增加鏈路層的數(shù)據(jù)幀類型的數(shù)量來滿足發(fā)送實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)包；
[0014]3)對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行如下改造:重新封裝鏈路層數(shù)據(jù)包，定義鏈路層的不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包，及定義高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的可搶占式發(fā)送模式；
[0015]4)將改造后的鏈路層數(shù)據(jù)包放到采用滑環(huán)的物理層上進(jìn)行傳輸。
[0016]進(jìn)一步地:
[0017]所述重新封裝鏈路層數(shù)據(jù)包是指，將以太網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)層數(shù)據(jù)包增加新的包頭，包尾和包類型定義字段后，再重新打包成為新的數(shù)據(jù)包格式，這樣就可以在這個(gè)層面上定義自定義的數(shù)據(jù)包類型，同時(shí)可以給不同的包以不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包可以打斷低優(yōu)先級(jí)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，使得高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包具有實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪芰Α?br> [0018]進(jìn)一步地:
[0019]在鏈路層設(shè)計(jì)緩存能力，在無實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的情況下正常傳輸上層數(shù)據(jù)，當(dāng)有實(shí)時(shí)請(qǐng)求時(shí)打斷上層數(shù)據(jù)后插入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包。
[0020]進(jìn)一步地:
[0021]為了保證低優(yōu)先級(jí)的上層數(shù)據(jù)的可靠傳輸和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的確定延時(shí)波動(dòng)要求，當(dāng)有實(shí)時(shí)請(qǐng)求時(shí)，并不是立刻打斷上層數(shù)據(jù)包，而是采用先請(qǐng)求，然后經(jīng)固定的延時(shí)后再插入高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包。
[0022]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于以太網(wǎng)協(xié)議并改造了物理及鏈路層的滑環(huán)通信協(xié)議及其通訊方法，它可在一條滑環(huán)通信線路上傳輸多種連接信息，保證不同信息的不同實(shí)時(shí)要求，可以高速可靠地滿足CT控制使用中的各種信息的傳遞和實(shí)時(shí)性的要求。
[0023]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]1.簡化的滑環(huán)電氣設(shè)計(jì)連接可靠簡單、成本低廉；
[0025]2.改造的以太網(wǎng)協(xié)議利用的成熟協(xié)議，通信可靠，兼顧實(shí)時(shí)性能；
[0026]3.有效降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性；
[0027]4.具有良好的擴(kuò)展能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是滑環(huán)通信物理層連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明涉及一種基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路及其通訊方法。
[0030]基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路包括具有固定部分和旋轉(zhuǎn)部分的CT機(jī)架，鏈路上的器件從發(fā)送端到接收端的順序依次為:裝在旋轉(zhuǎn)部分上的共模抑制器和交流耦合變壓器、滑環(huán)、裝在固定部分上的交流耦合變壓器和共模抑制器，其中:共模抑制器用來降低差分信號(hào)對(duì)間的失衡；耦合變壓器用來隔離直流信號(hào)，降低旋轉(zhuǎn)部分和固定部分的共模電壓不匹配帶來的電信號(hào)傳輸問題；滑環(huán)與旋轉(zhuǎn)部分和固定部分電性連接，信號(hào)通過滑環(huán)在固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間進(jìn)行通信。
[0031]基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路的通訊方法，包括步驟:
[0032]I)構(gòu)造一個(gè)CT滑環(huán)通訊鏈路，鏈路上的器件從發(fā)送端到接收端的順序依次為:共模抑制器、交流耦合變壓器、滑環(huán)、交流耦合變壓器、共模抑制器；
[0033]2)對(duì)以太網(wǎng)的鏈路層數(shù)據(jù)包進(jìn)行如下改造:增加鏈路層的數(shù)據(jù)幀類型的數(shù)量來滿足發(fā)送實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)包；
[0034]3)對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行如下改造:重新封裝鏈路層數(shù)據(jù)包，定義鏈路層的不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包，及定義高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的可搶占式發(fā)送模式；
[0035]4)將改造后的鏈路層數(shù)據(jù)包放到采用滑環(huán)的物理層上進(jìn)行傳輸。
[0036]進(jìn)一步地:[0037]所述重新封裝鏈路層數(shù)據(jù)包是指，將以太網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)層數(shù)據(jù)包增加新的包頭，包尾和包類型定義字段后，再重新打包成為新的數(shù)據(jù)包格式，這樣就可以在這個(gè)層面上定義自定義的數(shù)據(jù)包類型，同時(shí)可以給不同的包以不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包可以打斷低優(yōu)先級(jí)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，使得高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包具有實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪芰Α?br> [0038]進(jìn)一步地:
[0039]在鏈路層設(shè)計(jì)緩存能力，在無實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的情況下正常傳輸上層數(shù)據(jù)，當(dāng)有實(shí)時(shí)請(qǐng)求時(shí)打斷上層數(shù)據(jù)后插入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包。
[0040]進(jìn)一步地:
[0041]為了保證低優(yōu)先級(jí)的上層數(shù)據(jù)的可靠傳輸和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的確定延時(shí)波動(dòng)要求，當(dāng)有實(shí)時(shí)請(qǐng)求時(shí)，并不是立刻打斷上層數(shù)據(jù)包，而是采用先請(qǐng)求，然后經(jīng)固定的延時(shí)后再插入高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包。
[0042]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
[0043]請(qǐng)參閱圖1所示的滑環(huán)通信物理層連接圖。鏈路上的器件從發(fā)送端到接收端的順序依次為:共模抑制器1、交流耦合變壓器2、滑環(huán)3、交流耦合變壓器4、共模抑制器5。其中:共模抑制器1、5用來降低差分信號(hào)對(duì)間的失衡，交流耦合變壓器2、4用來隔離直流信號(hào)，以降低旋轉(zhuǎn)部分和固定部分的共模電壓不匹配帶來的電信號(hào)傳輸問題。
[0044]使用圖1中所示的物理層電路來實(shí)現(xiàn)過滑環(huán)的可靠電氣連接通路，即利用滑環(huán)為物理層傳輸介質(zhì)，使信號(hào)通過滑環(huán)連接固定部分和旋轉(zhuǎn)部分進(jìn)行通信。采用差分信號(hào)傳輸來提高傳輸?shù)木嚯x和抗干擾能力。共模抑制器有效地降低了由于滑環(huán)上兩根同心圓軌道阻抗和距離的不一致帶來的失衡。使用兩個(gè)變壓器耦合的方式將信號(hào)在滑環(huán)上傳輸，解決了滑環(huán)和傳輸線阻抗的不匹配問題。
[0045]CT的控制命令包括多種，并且不同部件之間存在相互通信，如果自行開發(fā)所有的協(xié)議，將耗費(fèi)大量的人力成本。而以太網(wǎng)通信可以滿足這種多點(diǎn)多連接的可靠通信方式，但以太網(wǎng)無法提供高實(shí)時(shí)性的信息傳輸。因此對(duì)以太網(wǎng)的鏈路層數(shù)據(jù)包進(jìn)行如下改造:改變以太網(wǎng)的物理層，從雙絞線變?yōu)榛h(huán)，同時(shí)增加鏈路層的數(shù)據(jù)幀類型數(shù)量來滿足發(fā)送實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)包。將以太網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)層數(shù)據(jù)包重新打包成為新的數(shù)據(jù)包格式(增加新的包頭，包尾和包類型定義字段)，這樣就可以在這個(gè)層面上定義許多自定義的其它數(shù)據(jù)包類型，同時(shí)可以給不同的包以不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包可以打斷原來的低優(yōu)先級(jí)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，這樣高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包就有了實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪芰Α?br> [0046]以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層本來有的數(shù)據(jù)幀的格式我們不加改變，而是定義一種新的數(shù)據(jù)幀格式，這個(gè)新的幀包括幀頭、數(shù)據(jù)和幀尾。數(shù)據(jù)包可以是原有的以太網(wǎng)鏈路層數(shù)據(jù)包，或是其它的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包，幀頭中定義了此幀內(nèi)帶有的數(shù)據(jù)的類型，如定義類型I為原有的以太網(wǎng)數(shù)據(jù),類型2為新加的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，類型3為其他優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
[0047]經(jīng)過以上改造以太網(wǎng)的鏈路層數(shù)據(jù)包，可以簡便有效地使其具有以太網(wǎng)上層的多鏈路可靠傳輸和底層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，從而滿足CT控制的使用需求。
[0048]在鏈路層設(shè)計(jì)一定的緩存能力，在無實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的情況下正常傳輸上層數(shù)據(jù)。當(dāng)有實(shí)時(shí)請(qǐng)求時(shí)打斷上層數(shù)據(jù)后插入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包。為了保證低優(yōu)先級(jí)的上層數(shù)據(jù)的可靠傳輸和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的確定延時(shí)波動(dòng)要求，并不是立刻打斷上層數(shù)據(jù)包，而是采用先請(qǐng)求，然后經(jīng)固定的延時(shí)后再插入高優(yōu)先級(jí)包。[0049]對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行如下改造:改造后的協(xié)議包括重新封裝的鏈路層數(shù)據(jù)包，定義鏈路層的不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包，定義高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的可搶占式發(fā)送模式，將改造后的鏈路層數(shù)據(jù)包放到滑環(huán)的物理層上進(jìn)行傳輸。
[0050]經(jīng)過改造后的通信協(xié)議可以完全滿足CT控制的特定使用需求，并且可以根據(jù)需要提供不同優(yōu)先級(jí)要求的擴(kuò)展。
[0051]本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
[0052]1.具有優(yōu)先級(jí)強(qiáng)占式的以太網(wǎng)鏈路層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)在單波段串行鏈路中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。
[0053]2.具有適用于滑環(huán)通信的物理層，并將重新封裝的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包放于物理層傳輸。
[0054]3.采用高實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)包的固定延時(shí)抖動(dòng)處理機(jī)制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路，包括具有固定部分和旋轉(zhuǎn)部分的CT機(jī)架，其特征在于: 鏈路上的器件從發(fā)送端到接收端的順序依次為:裝在旋轉(zhuǎn)部分上的共模抑制器和交流耦合變壓器、滑環(huán)、裝在固定部分上的交流耦合變壓器和共模抑制器，其中: 共模抑制器用來降低差分信號(hào)對(duì)間的失衡； 耦合變壓器用來隔離直流信號(hào)，降低旋轉(zhuǎn)部分和固定部分的共模電壓不匹配帶來的電信號(hào)傳輸問題； 滑環(huán)與旋轉(zhuǎn)部分和固定部分電性連接，信號(hào)通過滑環(huán)在固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間進(jìn)行通信。
2.一種基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路的通訊方法，其特征在于包括步驟: 1)構(gòu)造一個(gè)CT滑環(huán)通訊鏈路，鏈路上的器件從發(fā)送端到接收端的順序依次為:共模抑制器、交流耦合變壓器、滑環(huán)、交流耦合變壓器、共模抑制器； 2)對(duì)以太網(wǎng)的鏈路層數(shù)據(jù)包進(jìn)行如下改造:增加鏈路層的數(shù)據(jù)幀類型的數(shù)量來滿足發(fā)送實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)包； 3)對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行如下改造:重新封裝鏈路層數(shù)據(jù)包，定義鏈路層的不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包，及定義高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的可搶占式發(fā)送模式； 4)將改造后的鏈路層數(shù)據(jù)包放到采用滑環(huán)的物理層上進(jìn)行傳輸。
3.如權(quán)利要求2所述的基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路的通訊方法，其特征在于: 所述重新封裝鏈路層數(shù)據(jù)包是指，將以太網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)層數(shù)據(jù)包增加新的包頭，包尾和包類型定義字段后，再重新打包成為新的數(shù)據(jù)包格式，這樣就可以在這個(gè)層面上定義自定義的數(shù)據(jù)包類型，同時(shí)可以給不同的包以不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包可以打斷低優(yōu)先級(jí)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，使得高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包具有實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪芰Α?br> 4.如權(quán)利要求2所述的基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路的通訊方法，其特征在于: 在鏈路層設(shè)計(jì)緩存能力，在無實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的情況下正常傳輸上層數(shù)據(jù)，當(dāng)有實(shí)時(shí)請(qǐng)求時(shí)打斷上層數(shù)據(jù)后插入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包。
5.如權(quán)利要求4所述的基于以太網(wǎng)協(xié)議的CT滑環(huán)通訊鏈路的通訊方法，其特征在于: 為了保證低優(yōu)先級(jí)的上層數(shù)據(jù)的可靠傳輸和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的確定延時(shí)波動(dòng)要求，當(dāng)有實(shí)時(shí)請(qǐng)求時(shí)，并不是立刻打斷上層數(shù)據(jù)包，而是采用先請(qǐng)求，然后經(jīng)固定的延時(shí)后再插入高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包。
【文檔編號(hào)】H04L12/951GK103701811SQ201310740157
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】周宇, 付詩農(nóng), 任敬軼 申請(qǐng)人:賽諾威盛科技（北京）有限公司