基于ARM与嵌入式linux的B型超声仪的设计研究

摘要

超声诊断技术具有很多优点,如廉价、安全、方便、无损等,但是传统的超声诊断仪体积大,功耗高。便携式数字超声诊断仪基于嵌入式ARM+FPGA硬件平台和LINUX嵌入式操作系统,与传统的超声诊断仪相比,它的成本低、功耗低,并能获得更高的性能。而且它能够对超声视频图像信号进行多种数字信号处理,使图象质量进一步提高。
　　 便携式B型超声诊断仪由ARM端人机交互系统、FPGA端成像系统以及显示系统构成。采用了高性能的ARM处理器并搭载了稳定的嵌入式Linux2.6内核,并在FPGA端将实时B超数据输送到ARM端,由处理器来完成人机界面和图形显示,这样可以充分的利用ARM的性能和linux的接口。可以制作更丰富的用户界面和完成更复杂的图像处理。
　　 本文首先以超声诊断原理和设备总体设计为起点,描述了便携式超声设备中各个功能模块的作用,同时介绍了ARM与FPGA的方案设计及结构特点。接下来本文的重点集中在嵌入式linux软件平台的构建,详细阐述了如何在ARM S3C2440平台上移植bootloader与嵌入式linux2.6内核及yaffs2文件系统。在此基础上,阐述了如何移植和编写B超设备需要的各种外围驱动程序。
　　 最后设计并实现了一种基于FPGA的应用于便携式B超仪中的电影回放模块,其中仔细分析了SDRAM的工作原理,内嵌了一个SDRAM控制器,并通过有限状态机对B超视频数据的采集与回放进行时序控制。使用VHDL语言实现,实时性高,可内嵌于使用FPGA的B超应用中。