CN103901375B - 一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，包括：工控机、系统控制模块和信号处理模块，所述工控机又包括计算机主板和图像处理卡；所述系统控制模块接收磁共振采集数据，通过第一互连总线上传数据至所述工控机的计算机主板；同时负责编译和生成序列控制字，通过第二互连总线提供给所述信号处理模块；所述信号处理模块首先对所述序列控制字进行译码得到序列时序和动作指令，然后根据所述序列时序执行动作指令。在执行序列的过程中，所述系统控制模块会同步所述序列时序的起始点，协调所述信号处理模块完成各自的硬件功能。本发明解决了现有谱仪技术所遇到的可靠性问题，进而使该谱仪可应用于对稳定性和电磁兼容性较高的医疗设备领域。

Description

一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，尤其涉及一种基于高速串行互连总线的磁共振成像谱仪。

背景技术

磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)一直是核磁共振(NuclearMagneticResonance，NMR)方向的一个热门的研究和应用领域。自1973年Lauterbur提出用线性梯度磁场进行空间编码，并首次在实验上得到磁共振图像以来，磁共振成像不仅成为医学影像诊断的重要工具，还在物理、化学、生命科学和材料学等方面得到广泛的应用。

磁共振成像系统作为承载磁共振成像技术及开发应用的主体，其构成庞大而复杂且分布于不同的空间区域。如图1所示，现有的磁共振成像系统100主要包括磁体系统110、电子系统120和用户计算机系统130。磁体系统110由主磁体111、梯度线圈112和射频线圈113构成，与用于支撑待检测患者的检查床114一起放置在屏蔽室140内以避免外部电磁环境对主磁场和磁共振信号的影响；电子系统120由磁共振成像谱仪(以下或简称为谱仪)121、射频功率放大器(以下简称为射频功放)122、梯度功率放大器(以下简称为梯度功放)123和稳压电源124构成，并放置在设备室141内；电子系统进入屏蔽室的电传输线均需要经过波导板150进行特殊的滤波处理以抑制射频干扰。用户计算机系统130放置在扫描室142内，用来控制成像序列的扫描，重建图像，以及对图像的显示、存储、传输和打印等。

其中，谱仪121作为磁共振成像系统100的核心部件，主要负责射频脉冲的发生、梯度波形的发生和磁共振信号的接收，输入/输出各种同步和门控信号，并控制着射频功放122和梯度功放123，是成像序列运行与实现的物理平台。同时谱仪通过和用户计算机系统130之间的外部通信接口，一方面从上位机接收下传的序列及参数文件，另一方面上传采集的磁共振数据(以下简称为采集数据)至上位机做后处理。

现有的谱仪多以一体化的设计为主，采用多支路式架构，将谱仪各个部件通过外部并行总线(如ISA总线，PCI/CPCI总线和PXI总线等)直接和主计算机或主控制板集成在一起。但是随着成像技术的不断发展，接收和发射通道数的不断增多，需处理的数据带宽不断提高，这种基于并行总线的一体式结构谱仪很难再满足这样的要求。因为并行总线需要分时复用或总线共享，这就限制了谱仪数据传输的吞吐量。此外并行总线中的数据、地址和控制信号数会随着总线频率与宽度的增加而增加，这就意味着器件需要更多的引脚，导致更高的功耗；数据接口的时序约束更难，导致系统不稳定性增加；电路板的设计和布线更复杂，导致生产和制造成本相应提升。同时并行总线采用大量的单端数字信号，会产生噪声(Noise)，通道间串扰(Crosstalk)以及电磁干扰(EMI)的问题。

因此，需要一种新的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪解决上述现有技术中存在的不足。

发明内容

为了克服上述现有技术的问题，本发明提供了一种基于高速互连串行总线(以下或简称为互连总线)的磁共振成像谱仪，将高速互连串行总线技术引入磁共振成像谱仪的设计中，在保证谱仪具有可扩展性，高性能和高可靠性的同时，降低了硬件电路设计的复杂度和成本，同时减少了系统互连的走线数目和电磁干扰。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，包括：

工业控制计算机(以下简称为工控机)，所述工控机又包括计算机主板和图像处理卡；

所述计算机主板从上位机接收用户下传的序列及成像参数，同时将磁共振成像谱仪数据返回至上位机；

所述图像处理卡通过所述计算机主板上的接口与所述工控机互连，在用户指令下对磁共振采集数据进行后处理或图像重建的加速；

系统控制模块，接收磁共振采集数据，通过第一互连总线从工控机获得序列及成像参数，并上传数据至所述工控机的计算机主板；同时负责编译和生成序列控制字，通过第二互连总线将序列控制字提供给信号处理模块；

信号处理模块，包括波形发生模块、射频接收模块、辅助控制模块和时钟/本振模块；所述信号处理模块首先对所述序列控制字进行译码得到序列时序和动作指令，然后根据所述序列时序执行动作指令；

在执行动作指令的过程中，所述系统控制模块同步所述序列时序的起始点，协调所述信号处理模块完成各自的硬件功能。

优选地，所述计算机主板通过包括以太网(但不限于以太网)在内的局域网连接至上位机；所述计算机主板上的接口包括PCI-E接口、以太网或USB接口。

优选地，所述系统控制模块包括序列编译器和数据缓存器，所述序列编译器对工控机提供的序列文件进行编译，生成可执行的序列控制字，同时产生全局脉冲信号，用于对齐信号处理模块的运行时序，实现对射频发射、梯度波形发生和射频接收的并行的控制；所述数据缓存器用作第一互连总线和第二互连总线之间的高速数据缓冲。

优选地，所述波形发生模块用于产生射频脉冲波形和梯度波形，包括至少两个能够支持多通道发射的，频率、相位和幅度可以独立调制的射频脉冲发生子模块以及能够支持多路输出的梯度波形发生子模块。

优选地，所述射频接收模块用于采集磁共振信号，包括至少两个能够支持多通道接收的射频信号采集子模块，每个接收通道的射频信号的频率和相位可以独立解调，接收增益可以独立设置。

优选地，所述辅助控制模块用于实现磁共振成像谱仪的辅助功能和外围电路的控制，包括外部触发子模块、外部门控子模块和线圈识别子模块；所述外部触发子模块为外围电路提供开关触发信号，同时监测所述射频功放、梯度功放和线圈的状态；所述外部门控子模块用于采集和监测生理信号，并将生理信号进一步转换成门控信号以控制磁共振信号的采集；所述线圈识别子模块读取当前可连接线圈的识别号，便于磁共振成像系统自动选择和控制不同类型和工作模式的线圈，以保证线圈的正常使用和安全。

优选地，所述时钟/本振模块用于产生磁共振成像谱仪的系统时钟和本振信号，包括恒温晶振、时钟分配网络和锁相环电路；所述恒温晶振为具有极低相位噪声的系统参考源，所述时钟分配网络产生与所述恒温晶振同源的系统时钟并提供给谱仪各硬件模块(包括系统控制模块，波形发生模块，射频接收模块，辅助控制模块)，所述锁相环电路对所述恒温晶振的输出进行同步锁相，获得高稳定性的本振信号并提供给所述射频脉冲发生子模块和射频信号采集子模块。

优选地，所述系统控制模块、波形发生模块、射频接收模块、辅助控制模块和时钟/本振模块均采用基于夹层卡结构的混合电路设计。

优选地，所述第一互连总线采用标准的USB协议或PCI-E协议，以全双工的方式，通过交换机(Switch)完成所述系统控制模块和所述工控机之间的数据传输，数据传输介质为同轴电缆线或光纤。

优选地，所述第二互连总线包括多个数据传输链路，其中第一数据传输链路用于互连所述系统控制模块和所述波形发生模块，第二数据传输链路用于互连所述系统控制模块和所述射频接收模块，第三数据传输链路用于互连所述系统控制模块和所述辅助控制模块，第四数据传输链路用于互连所述系统控制模块和所述时钟/本振模块。所述第一至第四数据传输链路采用开放的、点对点的高速数据传输协议，数据通道数可以灵活地配置和扩展。

优选地，所述第一互连总线和第二互连总线均支持直接内存存取(DMA)操作，保证了所述谱仪数据通信的实时性和数据传输效率。

优选地，所述基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，还包括线性电源模块，为谱仪提供3.3V，±5V，±12V，功率达300W的线性电源输入。

本发明提供的一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，解决了现有谱仪技术所遇到的可靠性问题，进而使该谱仪可应用于对稳定性和电磁兼容性较高的医疗设备领域。本发明将高速互连串行总线技术引入磁共振成像谱仪的设计中，采用层次树的系统总线架构和分布式处理，使谱仪成为可伸缩、可重构的模块化平台，并在该平台上实现了从芯片到芯片，模块到模块，模块到计算机的实时、高效的数据传输。在保证谱仪具有可扩展性，高性能和高可靠性的同时，降低了硬件电路设计的复杂度和成本，同时减少了系统互连的走线数目和电磁干扰。因此可适用于各种常规临床磁共振扫描、快速并行成像及脑功能成像等领域。

附图说明

图1为现有磁共振成像系统的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪示意图；

图3为根据本发明一个实施例的数据传输接口的示意图；

图4为根据本发明一个实施例的基于直接内存存取DMA操作的数据传输过程的流程图。

图5为根据本发明的一个实施例中的基于直接内存存取DMA读操作的数据传输过程的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便于本领域技术人员对本发明更为彻底的理解。应该明白的是，本文公开的仅是具有代表性的一种较佳实施例。显然，本发明并不局限于本文所描述的任何具体结构、功能、器件和方法，也可以具有其他实施方式，或者是其他实施方式的组合。本发明中所描述的元素数目也可以设想为多个，除非明确限制为单数。此外，为避免其他例与本发明发生混淆，对于本领域中众所周知的一些技术特征和细节未进行描述。

本发明提供了一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，通过高速串行互连技术和具有层次树拓扑结构的系统总线相结合，充分应用模块化的设计手段，来解决现有谱仪所遇到的扩展性、稳定性以及可靠性等问题。图2为根据本发明一个实施例的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪200的示意图。如图2所示，谱仪200包括工控机210、系统控制模块220、信号处理模块230和线性电源模块240。作为示例，工控机210可以包括计算机主板211和图像处理卡212。用户通过连接至工控机210的外部通信接口，可以控制谱仪200、下传序列及成像参数；同时可以获取谱仪200中的各种数据，如采集数据和模块的状态参数等。工控机210经由第一互连总线250与系统控制模块220进行全双工数据通信，将序列及成像参数进一步传送至系统控制模块220，以及从系统控制模块220接收采集数据。作为示例，图像处理卡212可以是图形处理器(GPU)，或者数字信号处理器(DSP)或者是可编程逻辑器件(FPGA)。第一互连总线250采用标准的高速串行传输协议，如USB协议或PCI-E协议，并由交换机Switch和外置数据传输线(均未示出)实现系统控制模块220和工控机210之间的数据交互。线性电源模块240为谱仪提供3.3V，±5V，±12V，功率可达300W的线性电源输入。

系统控制模块220包括序列编译器221和数据缓存器222。其中，序列编译器221对工控机210提供的序列文件进行编译，生成可执行的序列控制字。所述序列控制字为二进制机器码形式的序列指令，包含了序列的时序、动作或事件信息，经由第一互连总线250传递至信号处理模块230；同时序列编译器221可以产生全局脉冲信号，用于对齐信号处理模块230的运行时序，从而实现对射频发射、梯度波形发生和射频接收的并行的控制。作为示例，序列编译器221既可以是不同公司不同型号的数字信号处理器DSP、数字信号控制器DSC，也可以是微控制器MCU和可编程逻辑器件FPGA或CPLD。数据缓存器222用作第一互连总线250和第二互连总线260之间的高速数据缓冲，作为实例，可以缓存成像所需的波形数据、列表文件和数字滤波器参数，也可以是采集的磁共振数据。数据缓存器222根据具体的成像需求和数据传输速率，可以采用不同公司不同型号的DDR、DDR2或DDR3芯片。

信号处理模块230包括波形发生模块231、射频接收模块232、辅助控制模块233和时钟/本振模块234。其中，波形发生模块231用于产生射频脉冲波形和梯度波形；射频接收模块232用于采集磁共振信号；辅助控制模块233用于实现谱仪200的辅助功能和外围电路的控制；时钟/本振模块234用于产生谱仪200的系统时钟和本振信号。信号处理模块230可通过第二互连总线260与系统控制模块220进行全双工的数据通信。第二互连总线260包括多个数据传输链路，其中的第一数据传输链路261为波形发生模块231提供射频和梯度波形发生所需要的序列控制字、波形数据和列表文件，同时可以从波形发生模块231读取模块的状态信息；第二数据传输链路262为射频接收模块232提供射频接收所需要的序列控制字、列表文件和数字滤波器参数，同时从射频接收模块232获取采集的磁共振信号。由于波形发生模块231和射频接收模块232可分别根据独立的序列控制指令执行序列动作或事件，并由全局脉冲信号对齐各自的时序，从而实现分布式的信号处理和动作时序的同步发生，保证了谱仪序列运行的精确性、可靠性和并行性。此外，第三数据传输链路263为辅助控制模块233提供辅助控制所需要的触发、门控信号和线圈识别字，同时可以从辅助控制模块233读取模块、放大器及线圈的状态信息；第四数据传输链路264为时钟/本振模块234提供产生时钟、本振所需要的配置数据，同时可以从时钟/本振模块234读取模块的状态信息。

优选地，波形发生模块231包括多个能够支持多通道发射的射频脉冲发生子模块(未示出)，且每个发射通道的频率、相位和幅度可以独立调制。所述射频脉冲发生子模块支持直接射频发射和基于模拟混频的数字中频发射这两种模式，具体为：当射频脉冲的中心频率高于128MHz(即3T主磁场)时，所述射频脉冲发生子模块切换至所述数字中频发射模式；当射频脉冲的中心频率不高于128MHz时，所述射频脉冲发生子模块切换至所述直接射频发射模式。

优选地，波形发生模块231还包括能够支持多路输出的梯度波形发生子模块(未示出)。所述梯度波形发生子模块可以为梯度功放提供x，y和z三路梯度波形以及主磁场B0偏移的补偿，以及多路匀场信号；同时能够为任意层面成像提供斜切矩阵的计算，以及为补偿涡流提供实时的波形预增强计算。

优选地，射频接收模块232包括多个能够支持多通道接收的射频信号采集子模块(未示出)。所述射频信号采集子模块支持磁共振信号的直接射频采样和基于模拟混频的数字中频采样这两种模式，具体为：当磁共振信号的中心频率高于128MHz(即3T主磁场)时，所述射频信号采集子模块切换至所述数字中频采样模式；当磁共振信号的中心频率不高于128MHz时，所述射频信号采集子模块切换为所述直接射频采样模式。

优选地，辅助控制模块233可以包括但不限于包括外部触发子模块、外部门控子模块和线圈识别子模块(均未示出)。其中，所述外部触发子模块可以为外围电路如射频功放、梯度功放和线圈失谐等提供开关触发信号，同时监测所述射频功放、梯度功放和线圈的状态；所述外部门控子模块用于采集和监测生理信号如心电、血氧和呼吸等，并将生理信号进一步转换成门控信号以控制磁共振信号的采集；所述线圈识别子模块可以读取当前可连接线圈的识别号(ID)，便于磁共振成像系统自动选择和控制不同类型和工作模式的线圈，以保证线圈的正常使用和安全。

优选地，时钟/本振模块234包括恒温晶振、时钟分配网络和锁相环电路。其中所述恒温晶振为具有极低相位噪声的系统参考源，所述时钟分配网络产生与所述恒温晶振同源的系统时钟并提供给谱仪各硬件模块，所述锁相环电路对所述恒温晶振的输出进行同步锁相，获得高稳定性的本振信号并提供给所述射频脉冲发生子模块和射频信号采集子模块。

进一步，系统控制模块220、波形发生模块231、射频接收模块232、辅助控制模块233和时钟/本振模块234均采用基于FPGA夹层卡结构的混合电路设计。作为示例，所述模块可分为载板和夹层卡两个独立部分，具体为：将所述模块的输入输出电路移植到所述夹层卡上，而在所述载板上采用可编程逻辑器件实现所述模块的核心功能和流数据处理，夹层卡与载板之间通过机械式连接器进行物理互连，能够支持千兆位每秒的单端和差分信号传输速率。由于将外部输入输出接口和实施在所述夹层卡上，因此可以重新定义、更新和配置所述模块而无需修改相关的硬件设计。可以理解的是，所述模块能够根据不同的磁共振成像应用场合，进行灵活的调整、扩展和重复利用，以使所述谱仪具有较强的伸缩性和可重构性。

需要进一步说明的，在图2示出的本发明一个实施例中的用于系统控制模块220与信号处理模块230之间的第二互连总线260，采用了开放的、低延时的高速串行数据传输协议。具体的，第二互连总线260可分为四个数据传输链路，每个数据传输链路具有两个数据传输接口，能够支持一个或绑定多个高速串行通道，以及任意数据宽度的调整。图3为根据本发明一个实施例的数据传输接口300的示意图。

如图3所示，数据传输接口300包括数据发送单元310，数据接收单元320和千兆位级收发器330。其中，数据发送单元310包括数据发送链路层311和数据发送物理层312，数据接收单元320包括数据接收链路层321和数据接收物理层322。当数据传输接口300需要发送用户数据时，数据发送链路层311通过发送控制模块311A和发送FIFO311B，实现发送数据通道的时序控制和发送数据的封装，数据发送物理层312通过编码器312A和串行器312B进一步将发送数据转换为高速的串行数据流，以差分走线的形式馈入千兆位级收发器330的发送端331；当数据传输接口300接收用户数据时，千兆位级收发器330的接收端332先将高速的串行数据流以差分走线的形式馈入数据接收物理层322，然后数据接收物理层322通过解串器322B和解码器322A恢复出接收数据和同步时钟，经由数据接收链路层321的接收FIFO321B和接收控制模块321A，实现接收数据的解封装和接收数据通道的时序控制。千兆位级收发器330可以采用铜电缆或光纤等媒介，与另一端的数据传输接口实现高速的数据交互。

作为示例，所述数据传输接口300可以为所述数据传输链路上的任意一个数据传输接口，因此，所述数据传输链路上的其他数据传输接口可以与图3及相关文字部分中描述的相同，在这里不再详述。

进一步，所述数据传输接口300及其数据传输链路能够支持500Mbs至6.6Gbps的传输速率，由于所述数据传输协议简化了数据包的解析，因此提高了数据传输的实时性。

为了进一步提高数据传输的效率，所述第一互连总线和第二互连总线均支持直接内存存取DMA操作。作为示例，对于所述第一互连总线，DMA写操作方向为所述工控机的内存到所述系统控制模块的内存，DMA读操作方向为所述系统控制模块的内存到所述工控机的内存；对于所述第二互连总线，DMA写操作方向为所述系统控制模块的内存到所述信号处理模块的内存，DMA读操作方向为所述信号处理模块的内存到所述系统控制模块的内存。

图4示出了根据本发明的一个实施例中的基于直接内存存取DMA写操作的数据传输过程的流程图。如图4所示，在DMA写操作前，首先，在步骤S410，检测数据传输链路是否初始化成功。当数据传输链路初始化成功后，在步骤S420，初始化DMA控制寄存器，使能DMA的写操作完成中断。然后，在步骤S430，设置DMA写操作的参数寄存器，包括DMA目的地址寄存器和DMA写操作的数据长度寄存器。设置完DMA写操作寄存器后，在步骤S440，启动DMA的写操作。在步骤S450，判断DMA是否发出写操作完成中断，如果是，清除写操作完成中断的标志(步骤S460)，并结束DMA的写操作；如果不是，则返回步骤S430，并重复上述的流程。

图5示出了根据本发明的一个实施例中的基于直接内存存取DMA读操作的数据传输过程的流程图。如图5所示，在DMA读操作前，首先，在步骤S510，检测数据传输链路是否初始化成功。当数据传输链路初始化成功后，在步骤S520，初始化DMA控制寄存器，使能DMA的读操作完成中断。然后，在步骤S530，设置DMA读操作的参数寄存器，包括DMA源地址寄存器和DMA读操作的数据长度寄存器。设置完DMA读操作寄存器后，在步骤S540，启动DMA的读操作。在步骤S550，判断DMA是否发出读操作完成中断，如果是，清除读操作完成中断的标志(步骤S560)，并结束DMA的读操作；如果不是，则返回步骤S530，并重复上述的流程。

如上参照图2到图5描述了根据本发明的一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪以及上述高速互连串行总线的结构及其数据传输的操作流程。根据本发明提供的一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，解决了现有谱仪技术所遇到的可靠性问题，进而使该谱仪可应用于对稳定性和电磁兼容性较高的医疗设备领域。同时该谱仪作为可伸缩、可重构的模块化平台，能兼容低场永磁和高场超导磁共振成像系统，并具有可扩展性、实时数据传输和分布式处理的特点，因此可适用于各种常规临床磁共振扫描、快速并行成像及脑功能成像等领域。

Claims (10)

1.一种基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，包括：

工控机，所述工控机又包括计算机主板和图像处理卡；

所述计算机主板从上位机接收用户下传的序列及成像参数，同时将磁共振成像谱仪数据返回至上位机；

所述图像处理卡通过所述计算机主板上的接口与所述工控机互连，在用户指令下对磁共振采集数据进行后处理或图像重建的加速；

系统控制模块，接收磁共振采集数据，通过第一互连总线从工控机获得序列及成像参数，并上传数据至所述工控机的计算机主板；同时负责编译和生成序列控制字，通过第二互连总线将序列控制字提供给信号处理模块；

信号处理模块，包括波形发生模块、射频接收模块、辅助控制模块和时钟/本振模块；所述信号处理模块首先对所述序列控制字进行译码得到序列时序和动作指令，然后根据所述序列时序执行动作指令；

在执行动作指令的过程中，所述系统控制模块同步所述序列时序的起始点，协调所述信号处理模块完成各自的硬件功能。

2.如权利要求1所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述系统控制模块包括序列编译器和数据缓存器，所述序列编译器对工控机提供的序列文件进行编译，生成可执行的序列控制字，同时产生全局脉冲信号，用于对齐信号处理模块的运行时序，实现对射频发射、梯度波形发生和射频接收的并行的控制；所述数据缓存器用作第一互连总线和第二互连总线之间的高速数据缓冲。

3.如权利要求1所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述波形发生模块用于产生射频脉冲波形和梯度波形，包括至少两个能够支持多通道发射的，频率、相位和幅度可以独立调制的射频脉冲发生子模块以及能够支持多路输出的梯度波形发生子模块；所述射频接收模块用于采集磁共振信号，包括至少两个能够支持多通道接收的射频信号采集子模块。

4.如权利要求1所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述辅助控制模块用于实现磁共振成像谱仪的辅助功能和外围电路的控制，包括外部触发子模块、外部门控子模块和线圈识别子模块；所述外部触发子模块为外围电路提供开关触发信号，所述外围电路包括射频功放、梯度功放和线圈失谐，同时监测所述射频功放、梯度功放和线圈的状态；所述外部门控子模块用于采集和监测生理信号，并将生理信号进一步转换成门控信号以控制磁共振信号的采集；所述线圈识别子模块读取当前可连接线圈的识别号，便于磁共振成像系统自动选择和控制不同类型和工作模式的线圈，以保证线圈的正常使用和安全。

5.如权利要求3所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述时钟/本振模块用于产生磁共振成像谱仪的系统时钟和本振信号，包括恒温晶振、时钟分配网络和锁相环电路；所述恒温晶振为具有极低相位噪声的系统参考源，所述时钟分配网络产生与所述恒温晶振同源的系统时钟并提供给谱仪各硬件模块，所述锁相环电路对所述恒温晶振的输出进行同步锁相，获得高稳定性的本振信号并提供给所述射频脉冲发生子模块和射频信号采集子模块。

6.如权利要求1-5任一所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述系统控制模块、波形发生模块、射频接收模块、辅助控制模块和时钟/本振模块均采用基于FPGA夹层卡结构的混合电路设计。

7.如权利要求1所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述第一互连总线采用标准的USB协议或PCI-E协议，以全双工的方式，通过交换机完成所述系统控制模块和所述工控机之间的数据传输，数据传输介质为同轴电缆线或光纤。

8.如权利要求1所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述第二互连总线包括多个数据传输链路，其中第一数据传输链路用于互连所述系统控制模块和所述波形发生模块，第二数据传输链路用于互连所述系统控制模块和所述射频接收模块，第三数据传输链路用于互连所述系统控制模块和所述辅助控制模块，第四数据传输链路用于互连所述系统控制模块和所述时钟/本振模块。

9.如权利要求8所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述第一至第四数据传输链路采用开放的、点对点的高速数据传输协议。

10.如权利要求1所述的基于高速互连串行总线的磁共振成像谱仪，其特征在于，所述第一互连总线和第二互连总线均支持直接内存存取操作。