螺旋錐束CT三維重建FPGA硬件加速系統(tǒng)中PCIE DMA的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、自從1972年Hounsfield發(fā)明了第一臺(tái)CT機(jī)，CT技術(shù)給醫(yī)學(xué)診斷和工業(yè)無(wú)損檢測(cè)帶來(lái)了革命性的影響。CT作為一種先進(jìn)的醫(yī)療診斷技術(shù)，具有非常廣闊的應(yīng)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(diǎn)，但這種成像方式在理論上比較復(fù)雜，運(yùn)算的數(shù)據(jù)量巨大，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上存在一定的難度，尤其是在速度方面一直是個(gè)難以突破的瓶頸。本項(xiàng)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(chǎng)應(yīng)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(jī)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(yùn)算過(guò)程中對(duì)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(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)方案，其中包括系統(tǒng)的構(gòu)架和工作過(guò)程，然后介紹了本文研究的重點(diǎn)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(shè)計(jì)和劃分了控制器的整體結(jié)構(gòu)及各子模塊。模塊的RTL實(shí)現(xiàn)過(guò)程中主要有兩個(gè)難點(diǎn)，一是由于PCI-Express協(xié)議規(guī)定存儲(chǔ)器傳送不允許跨4K