医学超声成像系统设计

作     者：温馨 

作者单位：南京大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁杰

授予年度：2016年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 10[医学] 

主      题：超声成像系统 FPGA SPI通信 ARM OpenGLES 

摘      要：近年来,超声成像系统由于其便携、实时、高效特性,得到迅猛发展,成像质量不断得到提升,并在医学成像方面得到广泛的应用。随着电子和计算机技术的发展,单一化芯片的集成度和处理能力逐步加强,具有灵活方便、价格适宜、功能多样的便携超声成像系统应用而生,并且俨然成为一种趋势。顺应超声成像系统形势的发展,本文提出一种基于FPGA+ARM架构的超声成像系统设计,由于整个超声系统比较庞大,本文重点介绍FPGA端与ARM端的数据通信以及数据重建界面的设计部分。在超声成像系统设计部分,提出超声成像系统的总体设计方案,主要包括模拟前端数据采集、FPGA控制、ARM处理器、图像显示几个部分,并分别对各个模块做了系统介绍。经过对几种串行接口协议对比,最终选取SPI通信作为ARM与FPGA之间的通信协议。通信协议实现部分,设计并实现了 FPGA端SPI逻辑段的具体实现框图以及内部的主要模块,并对各个模块进行系统的介绍,此外,实现ARM与FPGA端传输协议制定,保证了通信的可靠性。界面实现部分,使用Android studio编写操作和显示的APP,绘制人机交互界面,使用Android OpenGLES将FPGA传输过来的灰度图像进行缓冲、存储、纹理绘制以及显示。测试整个超声成像系统,证明该系统有效可行。