基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法及系统，包括：基于信号采集单元获取回波信号；基于序列控制器通过光纤向信号采集单元发送配置参数；基于配置参数对回波信号进行采样和数字解调，获得回波数据；将回波数据通过光纤上传到序列控制器。将回波数据上传到序列控制器的过程包括：根据磁共振成像回波数据的特点对所述回波数据进行编码和并串转换的处理。编码的过程包括：对回波数据中的连续片段进行隔位取反的操作，再对处理后的数据动态插入特定位。本发明专利技术提出的新型编码方式能够在保持直流均衡的同时，较明显地降低因编码带来的数据量增加，并且对所用器件的资源配置要求不高，成本相对较低。成本相对较低。成本相对较低。

【技术实现步骤摘要】
基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法及系统


[0001]本专利技术属于磁共振成像(MRI)
，特别是涉及基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法及系统。

技术介绍

[0002]在传统方式中，回波信号的传送主要采用的是同轴电缆，但是这种传输方式存在着较多问题：其一是模拟信号的传送存在一定的损耗和失真；其二是存在耦合与干扰等问题。这些都会影响图像的质量。此外，一根同轴电缆只能传输一路回波信号，多路接收通道要求多根电缆，这增加了系统的复杂性和成本。
[0003]基于同轴电缆传输方式的这些缺点，模拟光纤通信传输方案被提出，比较典型的有以下两种：
[0004]外部调制光纤传输方案，这种方案应用的载波信号是利用仪器外的激光器发射出的一定功率的可见光。磁共振信号经由放大器和匹配网络，进入调制模块，过程中运用光电转换，将电信号转变为光信号，再进行之后的调制步骤，最后将信号传至设备室。
[0005]被动调制光纤传输方案，这种方案是在上面讲解的传输方式的基础上进行改进的，主要改变在于放弃使用外部激光器产生的载波信号，改为使用激光二极管来进行电光转换。
[0006]以上两种光纤通信传输方案主要的改进点在于其使用的介质材料，但模拟信号的光
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电与电
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光转换仍然存在一定的损耗，影响信噪比。
[0007]直接在屏蔽室中(靠近低噪前放)对回波信号进行采样，并将采集的回波数据通过光纤传输到谱仪，能够在最大程度上提高信噪比、减少干扰、以及减少电缆数量。国内北京大学对这一技术进行了研究(A Home
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Built Digital Optical MRI Console Using High
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Speed Serial Links，Magne tic Resonance in Medicine,Vol 74,2015)，然而其设计采用FPGA运行现成的Aurora通信协议以实现高速数据通信，对FPGA的资源配置要求严格，导致器件成本较高，同时电源电路比较复杂。
[0008]专利(CN106301659A)公布了一种磁共振多通道数字传输系统及其数据传输方法。该方案使用FPGA芯片编程实现，将采样及前端处理后的多通道磁共振数字信号采用多路数据复用模块合为一路，加入了帧同步码，线路编码采用8B/10B编码方案，形成串行数据，通过光纤进行数据的传输。但其所采用的8B/10B编码方案增加了25％数据，对数据的传输速度有着一定的影响。
[0009]综上所述，有必要对基于光纤的数据传输方法与传输系统进行研究，在满足数据传输要求的同时，降低设备成本。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法及系统，以解决上述现有技术存在的问题。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供了基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法，包括以下步骤：
[0012]基于信号采集单元获取回波信号；
[0013]基于序列控制器通过下传链路向所述信号采集单元发送配置参数；
[0014]基于所述配置参数对所述回波信号进行采样和数字解调，获得回波数据；
[0015]基于上传链路将所述回波数据上传到所述序列控制器。
[0016]优选地，基于序列控制器向所述信号采集单元发送配置参数的过程包括：
[0017]将预设配置参数的类型值和数据值进行封装打包处理，获得数据包；将所述数据包经过光纤传输并进行解包处理，获得目标配置参数的类型值和数据值。
[0018]优选地，所述光纤传输的过程包括：
[0019]将所述数据包进行并串转换输出串行数据包；对所述串行数据包进行时序管理，在相邻的串行数据包之间插入空闲码，获得目标数据包；对所述目标数据包进行串并转换，输出并行数据包。
[0020]优选地，将所述回波数据上传到所述序列控制器的过程包括：
[0021]对所述回波数据进行编码和并串转换的处理，输出串行数据；对所述串行数据进行串并转换和解码的处理，输出解码后的回波数据，并存储在所述序列控制器。
[0022]优选地，对所述回波数据进行编码处理的过程包括：
[0023]根据磁共振成像回波数据的特点，对所述回波数据中的连续片段进行隔位取反的操作，将所述连续片段转化为交错片段，再对处理后的回波数据进行动态插入特定位的操作，获得编码后的回波数据。
[0024]优选地，所述下传链路、上传链路均包括分离的数据线与时钟线；预设时钟与所述配置参数基于下传链路同步传送到所述信号采集单元，通过配置处理获得回波数据，再基于上传链路将所述预设时钟与所述回波数据上传到所述序列控制器。
[0025]本专利技术还提供了基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输系统，包括：
[0026]序列控制器，用于基于第一传输单元向信号采集单元发送配置参数；
[0027]信号采集单元，用于基于所述配置参数获得回波数据，并基于第二传输单元将所述回波数据上传到序列控制器。
[0028]优选地，所述第一传输单元采用现场可编程逻辑阵列与光纤器件相结合的电路，包括：
[0029]数据封装模块：用于对预设配置参数的类型值和数据值进行封装打包，获得数据包；
[0030]第一移位器模块，用于对所述数据包进行并串转换，输出串行数据包；
[0031]数据发送模块，用于对所述串行数据包进行时序管理，在相邻的串行数据包之间插入空闲码，获得目标数据包；
[0032]数据接收模块，用于从数据流中接收所述目标数据包；
[0033]第二移位器模块，用于对所述目标数据包进行串并转换，输出并行数据包；
[0034]数据解包模块，用于对所述并行数据包进行拆分处理，获得目标配置参数的类型值和数据值。
[0035]优选地，所述第二传输单元采用现场可编程逻辑阵列与光纤器件相结合的电路，
包括：
[0036]接收数据缓冲区模块，用于存储回波数据；
[0037]编码模块，用于对所述回波数据进行编码，获得编码数据；
[0038]并串转换模块，用于对所述编码数据进行并串转换，输出串行数据；
[0039]串并转换模块，用于对所述串行数据进行串并转换，输出并行数据；
[0040]解码模块，用于对所述并行数据进行解码，获得解码后的回波数据；
[0041]数据缓冲区，用于存储所述解码后的回波数据。
[0042]优选地，所述编码模块包括：
[0043]隔位取反单元，用于通过隔位取反的操作将所述回波数据中的连续片段转化为交错片段；
[0044]动态插入单元，用于对处理后的回波数据动态地插入特定位，获得编码后的回波数据。
[0045]本专利技术的技术效果为：
[0046]本专利技术采用基于现场可编程逻辑阵列FPGA与光纤器件相结合的传输电路，使用了数据线与时钟线并的传输方式，保持射频发生与信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：基于信号采集单元获取回波信号；基于序列控制器通过下传链路向所述信号采集单元发送配置参数；基于所述配置参数对所述回波信号进行采样和数字解调，获得回波数据；基于上传链路将所述回波数据上传到所述序列控制器。2.根据权利要求1所述的基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法，其特征在于，基于序列控制器向所述信号采集单元发送配置参数的过程包括：将预设配置参数的类型值和数据值进行封装打包处理，获得数据包；将所述数据包经过光纤传输并进行解包处理，获得目标配置参数的类型值和数据值。3.根据权利要求2所述的基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法，其特征在于，所述光纤传输的过程包括：将所述数据包进行并串转换输出串行数据包；对所述串行数据包进行时序管理，在相邻的串行数据包之间插入空闲码，获得目标数据包；对所述目标数据包进行串并转换，输出并行数据包。4.根据权利要求1所述的基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法，其特征在于，将所述回波数据上传到所述序列控制器的过程包括：对所述回波数据进行编码和并串转换的处理，输出串行数据；对所述串行数据进行串并转换和解码的处理，输出解码后的回波数据，并存储在所述序列控制器。5.根据权利要求4所述的基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法，其特征在于，对所述回波数据进行编码处理的过程包括：对所述回波数据中的连续片段进行隔位取反的操作，将所述连续片段转化为交错片段，再对处理后的回波数据进行动态插入特定位的操作，获得编码后的回波数据。6.根据权利要求1所述的基于现场可编程逻辑阵列与光纤的数据传输方法，其特征在于，所述下传链路、上传链路均包括分离的数据线与时钟线；预设时钟与所述配置参数基于下传链路同步传送到所述信号采集单元，通过配置处理获得回波数据，再基于上传链路将所述预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖亮，杜珊珊，谢晋丰，雷展智，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：