醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡高速圖像采集系統(tǒng)的usb2.0接口設(shè)計(jì)

1、2 0 0 6 年8 月A b s t r a c tM e d i c a l U l t r a s o n i c E n d o s c o p e ( M U E ) i s ah i g h a n d n e wt e c h n o l o g y t h a tc o m b i n e s t e c h n i q u e o f e l e c t r o n i c e n d o s c o p e ，u l

2、 t r a s o u n d s e n s i n g ，m i c r oe l e c t r o m e c h a n i c a la n d m o d e m c o m p u t e r ．F u r t h e r m o r e ，M e d i c a lU l t r a s o n i cE n d o s c o p e ，c o r r e s p o n d i n gw i t h t h er

3、 e q u i r e m e n to fm i n i a t u r e 兩u r ys u r g e r yi n t h ef i e l d o f t h ei n t e r n a t i o n a lb i o m e d i c a le n g i n e e r i n g ，i sa t y p i c a lm e d i c a li n s t r u m e n t ．T h eU l t r

4、a s o n i cI m a g i n g S y s t e mi s m a d eu p o f p r o b ee x c i t a t i o n c i r c u i t ，r e c e i v i n ga n dp r o c e s s i n gc i r c u i t ，s y n c h r o n o u s c o n t r o lc i r c u i t ，i n t e r f a c

5、 e c i r c u i ta n dc o m p u t e r ．T h ei n t e r f a c ec i r c u i tc o n t r o l sd a t at r a n s f e r r i n g a n d t e m p o r a r y —s a v i n g ，w h i l s tt h ec o m p u t e rr e a l i z e st h e s t o r a g

6、 e ，d i s p l a ya n d v a r i o u sp r o c e s s i n g o f i m a g e i n t h ec o m p u t e r ．U n i v e r s a lS e r i a lB u s i sa n i n t e r f a c e t e c h n i q u e a p p l i e di nt h em i c r o c o m p u t e r

7、f i e l d ．A s i t sb e n e f i t so f t r e ep l u ga n dp l a y , h i 曲s p e e d ，s t a b i l i z a t i o na n d l o w p o w e r , U S Bb e c o m e s t h eb e s tc h o i c ef o r c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n

8、 c o m p u t e ra n dp e r i p h e r a ld e v i c e s ．E s p e c i a l l y , t h ep r o m u l g a t i o n o ft h e P r o t o c o lf o rU S B 2 ．0i s t h em i l e s t o n ef o r t h ed e v e l o p m e n t o fU S B ．T h eU

9、 S B 2 ．0P r o t o c o l e n h a n c e s t h et r a n s f e r r i n gs p e e df r o m1 2 M b p s t o4 8 0 M b p s ，a n d s u p p o r t st h eh i g h s p e e d d a t ae x c h a n g e ．T h ep a p e r d e s c r i b e s t h

10、ed e s i g no f a U S B 2 ．0 i n t e r f a c ew h i c ha p p l i e di nt h ed a t aa c q u i s i t i o n s y s t e m ，a n dp r o p o s e sa n o v e lm e t h o d f o ri m p l e m e n t i n g h i g h —s p e e di m a g et r

11、 a n s f e r r i n g b y D M A ．T h e t r a d i t i o n a l U S B s y s t e m u t i l i z e s t h e S i n g l e C h i pM i c r o c o m p u t e r t o t r a n s f e r d a t a ．O u r d e s i g n U S e S C o m p l e xP r o g

12、 r a m m a b l eL o g i cD e v i c e ( C P L D ) a s t h e p r i m a r yc o n t r o l l e rf o rd a t at r a n s f e r r i n g ．W i t ht h ea d v a n t a g e so fs i m p l e s t r u c t u r e ，n i c e f l e x i b i l i t

13、 ya n d c o n v e n i e n c e ，i ts a t i s f i e s t h ed e m a n d f o rr e a l —t i m ed i s p l a y i n gi nt h i ss y s t e m ．B a s e d o nt h ea c q u a i n t a n c eo f t h ep r i n c i p l eo f i m a g e a c q u

14、 i s i t i o ns y s t e m ，U S B 2 ．0S p e c i f i c a t i o n ，t h e t h e o r y o fD M A ，t h em e t h o d s o f A S I C d e s i g n ，t h ed e v e l o p m e n t o ff i r m w a r ea n d f u n d a m e n t a l so fU S B d

15、 e v i c ed r i v e r , t h ep a p e r e s t a b l i s h e st h ei n t e r f a c em o d e lf o rt h eh i g h - s p e e d i m a g ea c q u i s i t i o ns y s t e m ．T h e p a p e ra c c o m p l i s h e df i v ep a r t s ，

16、i n c l u d i n gc i r c u i td e s i g n ，t h ed e s i g no f t r a n s f e r r i n gc o n t r o l w i t hC P L D ，f i r m w a r e ，d r i v e ra n d u s e rp r o g r a m m e ．W h i l et h e p e r f o r m a n c e so ft h

17、 e s y s t e m a r ep r e t t y w e l l ，t h e i m a g et r a n s f e r r i n ge x p e r i m e n t sh a v e b e e nd o n e ．T h e s y s t e mh a su s e d u l t r a s o n i cv i d e o w i t hi m a g e s i z eo f5 1 2 

18、5;5 1 2a n d f l a m ef r e q u e n c yo f1 5 H z ．U n d e r t h ea c q u i s i t i o n —s p e e d o f8 M B ／s ，t h es y s t e mh a sr e a l i z e dt h e t r a n s f e r r i n g i m a g e a n d h a ss a t i s f i e dt h