基于NiosⅡ和FPGA的便携式B超的交互系统的设计与实现

摘要

中国的医疗健康支出已成为继食品、教育之后的第三大消费支出，但该产业的总体规模还仅占到国内生产总值不到2％的比例。在居民健康需求和社区医疗建设等因素的快速推动下，中国便携式医疗电子市场持续保持高位增长水平。便携式B超仪器的开发必定将为我国的医疗事业的发展做出一定的贡献。
　　 本文采用基于FPGA和NiosⅡ的SOPC技术来构建便携式B超仪的SOPC系统，并在此基础上来进行交互系统的软件开发，以求使开发出的便携式B超产品能满足在性价比、体积、适用范围等方面的更高的要求。以往便携式B超仪的研制开发主要采用传统的“外置微处理器+FPGA”结构作为系统核心，其主要缺点是系统结构复杂，软硬件开发难度大，并且需要在微处理器和FPGA两个系统之间进行通信，不利于大批量数据的传输。在此基础上，本文提出采用基于NiosⅡ和FPGA的SOPC技术，利用Altera公司提供的NiosⅡ软核处理器来完成传统的外置微处理器所实现的功能，即将裁剪合适的NiosⅡ内核及其处理器系统下载到FPGA中，在FPGA芯片中形成系统的硬件逻辑，从而真正实现用单片FPGA芯片作为整个系统的控制中心的目的。本文首先在比较了目前普遍采用的几种SOPC技术的基础上，提出采用基于IP软核的SOPC技术方案，并进一步研究了市场上比较流行的几种软核处理器，再结合目前的技术水平和资料，于是提出采用NiosⅡ软核处理器来构建SOPC系统。其次，在对系统的软硬件系统方面做了总的需求分析后，按照需求对硬、软件系统进行开发，最后将编译成功的硬、软件系统下载到实验箱上进行实际演练，得到了预期的实验效果。