全数字B超诊断仪中数字信号处理的FPGA设计与实现

摘要

超声诊断技术不仅具有安全、方便、无损、廉价等优点，其优越性还在于它选用诊断参数的多样性及其在工程上实现的灵活性。全数字B超诊断仪基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平台、LINUX嵌入式操作系统，是一种新型的、操作方便的、技术含量高的机型。它具有现有黑白B超的基本功能，能够对超声回波数据进行灵活的处理，从而使操作更加方便，图象质量进一步提高，并为远程医疗、图像存储、拷贝等打下基础，是一种很有发展前景、未来市场的主打产品。全数字B型超声诊断仪的基本技术特点是用数字硬件电路来实现数据量极其庞大的超声信息的实时处理，它的实现主要倚重于FPGA技术。现在FPGA已经成为多种数字信号处理(DSP)应用的强有力解决方案。硬件和软件设计者可以利用可编程逻辑开发各种DSP应用解决方案。可编程解决方案可以更好地适应快速变化的标准、协议和性能需求。随着新的FPGA体系的出现，DSPIP核和工具数量的增加，采用可编程逻辑的DSP应用继续增加。FPGA相对于多个高端DSP处理器，具有集成优势和更低的系统成本。 本文从B超诊断原理及全数字B超诊断仪设计入手，着重描述了对超声信号进行数字化处理的各个子模块，结合各种DSP处理方法的特点，对可编程逻辑器件的结构特点、编程原理及设计流程作了简单介绍。并且在此基础上，首先研究了适合于FPGA器件结构及性能特点的DSP算法——分布式算法，并应用于B超诊断仪信号处理模块中的FIR滤波器实现；其次重点讨论了能够将许多较复杂的运算函数转化为简单的硬件易于实现的加法和位移操作的CORDIC算法，成功应用于扫描变换模块中直角坐标-极坐标变换。最后，介绍了利用AlteraIPMegaCore进行硬件设计的SOPC设计方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章全数字B超诊断仪的设计原理及理论基础

2.1医学超声成像的理论基础

2.2超声诊断仪的成像原理

2.3全数字B超诊断仪系统设计及总体框架

2.4系统关键技术

2.5超声处理部分主要模块设计

第三章可编程逻辑器件与现代电子系统的设计方法

第四章B超诊断仪中数字信号处理的算法研究

第五章B超诊断仪中数字信号处理的FPGA实现

第六章总结和展望

参考文献

致谢

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