基于FPGA的便携式B超诊断仪设计与实现

摘要

B超诊断仪在我国已经有近60年的生产与应用历史，其对人体无损伤、无痛苦、无电离辐射、显示方法多样等显著优特点，与CT、X线、核医学、磁共振并驾齐驱、又互为补充成为现代医学影像诊断仪器。在现代医学医疗中。随着临床诊断的需求、电子技术的飞速发展以及B型超声诊断设备的广泛普及，超声影像技术已经跨越了三个台阶：七十年代采用模拟技术的B超、八十年代采用模拟/数字混合技术的B超和双工系统、九十年代采用全数字技术的超声影像系统。随着计算机、微电子等一些新技术在医疗设备上的应用，出现了越来越多的便携式设备，传统的推车式B超检查仪也向便携式方向发展，于是就出现了便携式B超检查仪。
　　FPGA作为专用集成电路中的半定制式电路出现，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件上进一步发展的产物，它解决了过去定制电路的不足，同时克服了原可编程器件中有限个门电路的缺点。随着集成电路制作工艺的不断发展，FPGA通常集成了几万到几百万门电路，同时低功耗、开发周期快、成本低、可重复编程和擦写等特点，越来越多电子工程设计人员专注于围绕FPGA进行系统开发。
　　本文在分析国内外超声诊断仪市场现状后，提出一种MP430+FPGA的双核构架实现便携式B超诊断仪的方案。选用MP430F247实现人机交互、系统协调工作；选用Altera公司CyclongIII系列的EP3C40F484C8芯片去实现超声信号处理。本文首先分析超声诊断仪的基本原理，对电路的原理结构和硬件结构进行了学习，并深入讨论了超声波束合成、信号处理、扫描转换等模块的关键算法。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 超声诊断仪技术发展概述

1.3 超声诊断仪主要功能参数

1.4 本课题研究意义

1.5 论文的主要内容

1.6 小结

第二章 便携式B超诊断仪系统总体设计

2.1 超声波特性

2.2便携式B超诊断仪系统总体框架

2.3 系统软件设计流程

2.4 小结

第三章 主控系统设计

3.1 总体设计

3.2 单片机模块

3.3 FPGA设计

3.4 Nios II

3.5小结

第四章 超声收发电路

4.1 收发电路总体结构

4.2 高压脉冲发生电路

4.3 高压模拟开关电路

4.4 收发隔离选通电路

4.5 回波信号通路

4.6 收发电路控制逻辑

4.7 小结

第五章 超声信号处理

5.1 数字波束合成器

5.2 数字信号处理器

5.3 数字扫描变换(DSC)器

5.4 小结

第六章 电路验证及调试

6.1 高压超声发射电路仿真

6.2 选通隔离电路仿真

6.3 超声信号处理部分仿真

6.4 整机电路的试验

6.5 小结

第七章 总结

致谢

参考文献