[发明专利]基于CPCI总线的可扩展的多模态层析成像系统

摘要

本发明涉及一种基于CPCI总线的可扩展的多模态层析成像系统，其主要包括基于CPCI的多模态控制总线，主控模块以及各个单模态层析成像模块，其中，基于CPCI的多模态控制总线承担不同单模态层析成像模块间的数据通信功能，协调不同单模态层析成像模块的数据采集速度和时序；基于CPCI的多模态控制总线，实现系统状态的实时控制输出和实时反馈；状态线和指令线总是成对出现；多模态主控芯片的作用是，读取状态线上的电平值，根据芯片内部已编制好的程序，通过指令线向各个模态发送开始工作指令，协调各个单模态层析成像模块工作时序，通过有限状态机实现，按预先设定的状态转换图依次进行；各个单模态层析成像模块，具有统一的模态通信接口，在系统有N个模态的情况下，包含N条状态线，N条指令线和一组数据线。

主权项

1.一种基于CPCI总线的可扩展的多模态层析成像系统，其主要包括基于CPCI的多模态控制总线，主控模块以及各个单模态层析成像模块。其中，所述基于CPCI的多模态控制总线承担不同单模态层析成像模块间的数据通信功能，协调不同单模态层析成像模块的数据采集速度和时序；所述主控模块通过基于CPCI的多模态控制总线与各个单模态层析成像模块相连，所述主控模块包括多模态主控芯片及其配套电路和多模态通信接口；所述基于CPCI的多模态控制总线，对于包含N个模态的多模态层析成像系统，其占用的CPCI总线数量至少为2N条，且包含N条指令线和N条状态线，实现系统状态的实时控制输出和实时反馈，所述指令线，用于所述多模态主控芯片向不同的单模态层析成像模块发送开始工作指令，所述状态线，用于不同的单模态层析成像模块向所述多模态主控芯片发送当前工作状态；状态线和指令线总是成对出现，主控模块上每对状态线和指令线对应的接口都与全部的单模态成像模块的全部通信接口相连，虽然同一条状态线或指令线的多个连接节点同时连接了多模态主控芯片和多个单模态层析成像模块的控制芯片，但在使用时每个模态状态线和指令线都是各自独占的，即根据主控芯片FPGA程序来设定哪个模态占用哪两条多模态控制总线通道；多模态主控芯片，芯片类型为FPGA芯片，主控芯片的作用是，读取状态线上的电平值，根据芯片内部已编制好的程序，通过指令线向各个模态发送开始工作指令，协调各个单模态层析成像模块工作时序，通过有限状态机实现，按预先设定的状态转换图依次进行：有限状态机实时读取不同模态的状态线，并将其电平值存储到外部输入寄存器中，作为有限状态机的当前外部输入；当程序启动时，初始化当前状态，并将当前状态标志存储到状态寄存器中；当FPGA时钟刷新时，有限状态机将读取外部输入寄存器和状态寄存器中存储的电平数值，按照芯片内部已编制好的程序，即时序转换图的要求，决定下一时刻，各个模态指令线应该输出的电平值大小；各个单模态层析成像模块，具有统一的模态通信接口，在系统有N个模态的情况下，包含N条状态线，N条指令线和一组数据线，数据线个数由模态自身确定，其中N条状态线和N条指令线分别与多模态控制总线的N条状态线和N条指令线相连，数据线用于各个单模态层析成像模块向上位机传送测量数据，其特征是与上位机直接相连，具有若干位数据位，其传输数据格式与含义，由各个单模态层析成像模块定义，数据采集速率由各个单模态层析成像模块的时钟速率决定。