医疗仪器仪表图像信号采集与处理系统

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医疗仪器仪表图像信号采集与处理系统 [复制链接]

1、应用背景

   随着科学技术的发展，各种医疗设备相继问世并得到广泛应用。应用中的很多医疗仪器都综合了传感器、自动控制、计算机软件和硬件等高科技技术。市场上的医疗仪器仪表的控制系统多数采用单片机实现，普遍存在操作繁琐、无图形化操作界面、显示不直观的缺点。而采用PC机作为控制端的热疗仪又增大了设备的成本。这些因素都制约着很多应用的迅速普及推广。

    由于ARM嵌入式技术能使控制系统小型化，并且开发出来的产品功能强大，成本低廉，具有较高的性价比。因此，我们根据医疗仪器仪表的市场需要，开发了一种新型的基于ARM嵌入式系统、配置Linux操作系统的医疗图像数据采集设备。该系统具有控制集成度高，运行稳定，操作方便以及直观的图形化界面显示等特点。

 

2、成功案例

          医疗分析仪器的核心部件及操作系统

          基于伽玛射线的医疗图像采集设备的核心部件

 

3、系统架构

    本系统主要用于实现对医疗影像数据的数字化采集、处理与数据传输。

    整个系统的数据处理流程参见图1，输入信号为核射线接收传感器产生的多个通道的反映位置信息的脉冲信号数据和一个通道的能量数据，通过由多路前置放大器进行信号调理与放大的前置放大板，进入高速AD芯片加FPGA的高速数字信号处理板，之后的数据进入以ARM为核心的主处理器进行能量、线性及均匀性校正并形成图像帧，最后图像帧通过TCP/IP网络接口发送到采集计算机，由采集计算机进行图像的显示和保存。

 

 

4、系统硬件设计

   医疗图像信号采集与处理系统主要包括AD采集与FPGA数字信号处理板和ARM计算机板。ARM计算机板的主要作用是完成最后的图像校正、数据传输、采集控制等功能。

 

5、系统软件设计

   嵌入式操作系统在系统中具有至关重要的作用，该方案依托高性能的Linux操作系统，实现对数据采集终端的控制，实现数据的实时传输和处理。

 

6、 方案优势

　  医疗图像信号采集与处理系统一种采用高性能ARM处理器实现的医疗信息数据采集控制系统方案。本统外围可以实现高精度、高速率的数据采集；外围接口资源丰富；运行嵌入式Linux操作系统。与传统方案相比，模块化、低功耗、开放接口使得系统很容易根据实际需求扩展和移植。其可靠、准确、低成本的设计是一种实用的远程数据采集控制系统方案。

 

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FTDI新推出VNC1,VNC2  等USB HOST芯片更可以实现脱离电脑的数据传输与保存，常用于医疗设备以及原本使用USB转串口并口的设备上。具体参数如下：

一、关键特性：    1；嵌入式微处理器处理核心。16 bit Harvard 架构。    2：指令长度可变。支持系统内部调试。    3：USB设备进入挂起状态时，VNC2进入省电状态。 (<2.5mA)    4：提供开发工具使客户可以生成自己独有的firmware。    5： 256Kbytes E-Flash Memory，16Kbytes Data RAM    6：可以通过UART, SPI, FIFO接口或U盘进行firmware 更新。    7： 两个全速/低速 USB 2.0 host/slave 接口。可编程 UART。    8：两个SPI slave接口和一个SPI master 接口。提供通用的I/O口。    9：内嵌DMA控制器。通用的计数器。8 bit FIFO 接口。   10：最大8个脉冲宽度调制(PWM)引脚。支持总线主控功能调试界面。   11: 支持LQFP – 32 pin，48 pin（可兼容VNC1），64pin。             QFN - 32 pin，48pin，64pin

二、除了USB Host and Slave , VNC2 提供以下接口:    1：一个 UART    2：2个SPI slaves 接口    3：1个SPI Master 接口    4：程序调试接口（Debug）    5：并行 FIFO 接口 (245 mode)    6：通用计数器    7：8个脉冲宽度调制 (PWM)引脚    8：通用I/O (GPIO)

三、VNC2: Firmware Model VNC1 是一个完整的固件，客户不能写入自己的程序，而 VNC2在这上面有很大改进。 VNC2 软件可以分成下面四类: 实时操作系统 (RTOS)； 设备驱动程序；用户应用程序 – Tool Chain；预先编译固件 (same as VNC1)。

（1）范围：      旧产品加入USB Host 接口      用U盘作 MCU/PLD/FPGA 的数据盘或软件更新      U盘与U盘的文件传输   （2）消费电子      U盘数据存储或软件更新      数码相机传输数据到U盘或类似的USB设备      MP3播放器      机顶盒      USB 摄像头      U盘与SD卡的数据传输   （3）通讯      无线接口      USB 无线控制器      电话系统 记录保存到U盘      移动电话接U盘      GPS到移动电话      GPS 追踪器用U盘存储      拍照标记 – GPS 位置链接   （4）工业      仪表接U盘      自动售卖机接U盘      数据记录器接U盘

  免费提供的设备驱动程序，可用于Windows、MAC、Linux、Windows  CE。

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