多層CT機高壓系統(tǒng)控制板的研制.pdf

1、多層CT高壓系統(tǒng)是CT機控制產(chǎn)生X射線的系統(tǒng)。高壓系統(tǒng)控制板是高壓系統(tǒng)的關(guān)鍵組件之一。為了研究高壓系統(tǒng)控制過程，以及實現(xiàn)更加迅速的對X射線管進行溫度監(jiān)控和降低高壓發(fā)生設(shè)備制造成本等目標(biāo)，在“國家數(shù)字化醫(yī)療影像設(shè)備工程技術(shù)研究中心”的資助下，開展工作。
　　本文提出了一種以FPGA為核心處理器的高壓系統(tǒng)控制板實現(xiàn)方案，主要研究了它的主控制單元和接口技術(shù)。在硬件電路方面，構(gòu)建了基于差分SPI協(xié)議的與旋轉(zhuǎn)主控板的接口電路，它還包含基于瞬

2、態(tài)抑制元件和光電—電光轉(zhuǎn)換技術(shù)的二級電氣隔離設(shè)計。完成的單模光纖接口電路實現(xiàn)了LVTTL、TTL、和ECL之間的電平轉(zhuǎn)換功能。DAC接口部分采用串行12位精度芯片，它將數(shù)字參數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬參數(shù)，再由模擬參數(shù)轉(zhuǎn)成有效模擬控制量。ADC接口實現(xiàn)串行12位精度轉(zhuǎn)換，將模擬反饋控制量調(diào)理成模擬參數(shù)，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字參數(shù)。最后設(shè)計實現(xiàn)了TTS必須的一種不斷電帶外部存儲器的RTC模塊。
　　在FPGA處理器軟件方面，首先構(gòu)建了包含無縫CRC串行編解

3、碼模塊的三路SPI接口控制器，兩路接收接口分別可以完成對4組12位數(shù)和5組12位數(shù)的SPI時序的解讀，并對數(shù)據(jù)進行串行轉(zhuǎn)換和鎖存。發(fā)送接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換并可以完成對6組12位數(shù)據(jù)的SPI時序編碼驅(qū)動。其次設(shè)計實現(xiàn)了基于狀態(tài)機控制的DAC和ADC控制器，它們能產(chǎn)生符合特定芯片要求的時序，可以完成對芯片的初始化以及8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換和采樣。然后在分析了TTS功能和RTC芯片控制時序后，實現(xiàn)了基于狀態(tài)機控制的RTC控制器，該控制器可以完成對R

4、TC時間的設(shè)置和讀取功能，并提供RTC的RAM讀寫時序控制。最后提出了一種主控制單元實現(xiàn)方案，它由控制狀態(tài)機和一些運算單元組成，其中運算單元包含了如乘法器、超前進位加法器，比較器等。主控制器實現(xiàn)對接口控制器的控制和處理，它是處理器的核心。
　　完成的控制板處理器各接口模塊工作正常，SPI接口可以并發(fā)接收數(shù)據(jù)，最短15μs可以完成接收，SPI發(fā)送需要21μs，ADC一次完整的掃描最小用時30μs，但對主控制流程而言，讀取反饋最小時間