螺旋錐束CT三維重建FPGA硬件加速系統(tǒng)中PCIE DMA的設計與實現(xiàn).pdf

1、自從1972年Hounsfield發(fā)明了第一臺CT機，CT技術(shù)給醫(yī)學診斷和工業(yè)無損檢測帶來了革命性的影響。CT作為一種先進的醫(yī)療診斷技術(shù)，具有非常廣闊的應用前景。隨著多層螺旋CT的出現(xiàn)，醫(yī)用CT正在向著螺旋錐束CT轉(zhuǎn)變。用螺旋錐束掃描方式重建得到的圖像具有掃描速度快、空間分辨率高等優(yōu)點，但這種成像方式在理論上比較復雜，運算的數(shù)據(jù)量巨大，技術(shù)實現(xiàn)上存在一定的難度，尤其是在速度方面一直是個難以突破的瓶頸。本項目所研究螺旋錐束CT三維重建的F

2、PGA硬件加速系統(tǒng)，正是以提高錐束CT重建速度和質(zhì)量為目的的，具有廣泛的市場應用前景。
　　本文作為螺旋錐束CT（HCBCT）三維重建的FPGA硬件加速系統(tǒng)的一部分，研究CT機工作站內(nèi)存和FPGA硬件加速器之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，選用PCI-Express總線的DMA方式完成投影幀數(shù)據(jù)從內(nèi)存到DDR2以及重建后圖像數(shù)據(jù)從DDR2到內(nèi)存的高速傳輸，滿足硬件加速器運算過程中對于數(shù)據(jù)傳輸速度的要求。
　　本文首先闡述了HCBCT三維重

3、建硬件加速系統(tǒng)的設計目標和設計方案，其中包括系統(tǒng)的構(gòu)架和工作過程，然后介紹了本文研究的重點PCI-ExpressDMA控制器的功能。隨后根據(jù)系統(tǒng)需要深入研究了PCI-Express總線處理層接口協(xié)議和處理層數(shù)據(jù)包的格式。
　　其次，在全面分析PCI-Express協(xié)議和DMA控制器功能的基礎(chǔ)上，設計和劃分了控制器的整體結(jié)構(gòu)及各子模塊。模塊的RTL實現(xiàn)過程中主要有兩個難點，一是由于PCI-Express協(xié)議規(guī)定存儲器傳送不允許跨4K