廣東工業大學碩士學位論文
(工學碩士)
基于FPGA的PCIE數據采集卡設計數據采集處理技術與傳感器技術、信號處理技術和PC機技術共同構成檢測
技術的基礎，其中數據采集處理技術作為實現自動化檢測的前提，在整個數字化
系統中處于尤為重要的地位。對于核磁共振這樣復雜的系統設備，實現自動化測
試顯得尤為必要，又因為核磁共振成像系統的特殊性，對數據的采集有特殊要求，
需要根據各種脈沖序列的不同要求設置采樣點數和采樣間隔，根據待采信號的不
同帶寬來設置采樣率，將系統成像的數據采集下來進行處理，最后重建圖像和顯
示。因此本文基于現有的采集技術開發專門應用于核磁共振成像的數據采集卡。
該采集卡從軟件與硬件兩個方面對基于FPGA的PCIE數據采集卡進行了研
究，并完成了實物設計。軟件方面以FPGA為核心芯片完成數據采集卡的接口控
制以及數據處理。通過Altera的GXB IP核對數據進行捕捉，同時根據實際需要
設計了傳輸協議，由數據處理模塊將捕捉到的數據通過CIC濾波器進行抽取濾
波，然后將信號存入DDR2 SDRAM存儲芯片中。在傳輸接口設計上采用PCIE
總線接口的數據傳輸模式，并利用FPGA的IP核資源完成接口的邏輯控制。
硬件部分分為FPGA外圍配置電路、DDR2接口電路、PCIe接口電路等模
塊。該采集卡硬件系統由Flash對FPGA進行初始化，通過FPGA配置PCIE總
線，根據FPGA中PCIE通道引腳的要求進行布局布線。DDR2接口電路模塊依
據DDR2芯片驅動和接收端的電平標準、端接方式確定DDR2與FPGA之間通
信的各信號走線。針對各個模塊接口電路的特點分別進行眼圖測試，分析了板卡
的通信質量，對整個原理圖布局進行了設計優化。
通過測試，該數據采集卡實現了通過CPLD對FPGA進行加載，并在FPGA
內部實現了抽取濾波等高速數字信號處理，各種接IsI和控制邏輯以及通過大容量
的DDR2 SDRAM緩存各種數據處理結果正確。經系統成像，該采集卡采集下來
的數字信息可通過圖像重建準確成像，為核磁共振成像系統的工程實現打下了良
好的成像基礎。
標簽：
核磁共振
信號處理
FPGA
PCIE
DDR2
上傳時間：
2022-06-21
上傳用戶：fliang
