B型超声射频信号高速数据采集系统设计

，而Local地址寄存器则保存了Local总线端的起始地址（这里是FIFO存储器的地址）等。

　　而散/聚（Scatter/Gather）传输相对来说较为的复杂。在这种传输方式中，DMA控制器从PCI或Local总线存储器中的传输链表中加载传输参数，其中每个节点包括PCI地址，Local地址，传输数据量，同时还必须加上下一块传输节点的地址指针。DMA在启动时自动将设置的各参数传递给相应的寄存器，这样通过一个传输链表就可以实现多地址，多数据快的传输。DMA控制器通过检查链表结束标志来判断一个传输是否已经结束。这两种方式可以通过设置PCI9054的DMA控制寄存器DMAMODE0的Bit9来选择。

　　从目标模式和DMA模式的读写时序控制均通过CPLD中的逻辑控制来实现（从目标模式的单周期读写时序和DMA模式的读写时序可以参考PCI9054DataBook）。为了实现这两种方式，我们设计了一个简单的状态机来实现（如图5）。S1状态表示一次传送周期的开始;S2状态表示单次传送周期;S3状态是突发传送周期。当PC机通过PCI9054向CPLD写入控制命令时状态机应该是S0→S1→S2→S0状态切换;而当PC机通过PCI9054以DMA方式读取FIFO数据时状态机应该是S0→S1→S3→S0状态切换。

　　图6是对状态机控制FIFO读时序的仿真，其结果符合我们设计状态机的要求。在该图中LCLK是PCI9054的Local时钟，LHOLD是PCI9054申请Local总线的请求信号，LHOLDA是对Local总线申请所作出的应答信号;ADS_（ADS#）有效表示读写操作周期的开始;BLAST_（BLAST#）有效表示操作的最后一个周期;LWR_（LWR#）低电平表示读周期，高电平表示写周期;ROE_FIFO输出使能信号; REN_FIFO读使能信号; READY_（READY#）有效表示Local端数据已经准备好。

　　在PCB板设计中采用双层PCB板。对PCI信号线，按照PCI局部总线的电气规范要求布线，信号线的长度不超过1.5英寸，33M时钟走线控制在2.5±0.1英寸，可以采用蛇形走线来达到该走线长度。为了减小数字信号对模拟信号的干扰将模拟信号部分与数字信号部分的电源和地分别隔离。将PCI总线的电源通过DC-DC转换再供给模拟电源使用;而将模拟地接入数字地的连接点用高频磁珠隔离;同时为了减少射频信号在传输中的衰减和干扰，射频信号的接入采用同轴电缆。

　　1.2 软件设计

　　软件的编写调用Windirver的API函数作为数据采集卡的各种读写和控制操作的驱动函数。Windriver驱动编写简单，而

　　且提供了PLX公司PCI接口芯片的示例程序，极大地提高了开发的效率。整个软件系统用VC6.0开发，主程序调用和协调各WindriverAPI函数的运行，同时完成对数据的存储，图像的显示等。

　　应用程序界面基于Dialog类，应用程序主要有四个类组成如表1。CUSoundSconnerDlg的基类是CDialog类，用于显示程序界面和接受各种用户输入。

　　PCI9054CARD通用类封装了Windriver的API函数，用于管理数据采集卡的各种操作，包括对采集卡的初始化、DMA传送数据、各种控制命令的写入等。CDisplayImage线程类用于将读取的数据以BMP图的格式显示在PC机屏幕上，也完成对BMP图像的保存。CGetDatafromDevice线程类将FIFO中的数据以DMA方式读入PC机内存中，将数据保存在PC机硬盘。该线程类在存活期一直都在查询FIFO数据就绪满信号，信号有效就启动DMA读取数据。

　　2 实验结果

　　图7是用本数据采集系统采集到的一组阵元接收到的一次回声信号，从图中可以看出有三个强的回声信号。其中第一个（从左向右）为探头的回声，第二、三个位被测物体上下表面的反射波。高频噪声大约在1%左右。

　　图8是将160组阵元接收到回声信号按编号组成的一帧图像，即直接将如图7所显示的数据用256色的灰度图表示，在图中可以观察到有三个地方有灰度不同的条纹，第一处（从左向右）为超声出探头时形成的回声所形成，第二、三处分别为被测物体的上下两个表明的回声所形成。这与图7显示的单组阵元接收到的回声信号一致。

　　3 结论

　　本数据采集系统较好的将Belson200AB型超声诊断仪的射频信号量化成数字信号，并且将数据通过DMA方式传送到PC机显示和存储。高频噪声控制在1%左右，为估计该系统的系统函数和数字信号处理算法提供了较好的实验数据。该系统通过对CPLD器件写入控制字，可以实现80M、40M、20M的采样率和采样深度2K、4K的动态控制。同时本系统也可以用于其它射频信号的高速数据采集。