CN101375801B - 一种探头插拔动作检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探头插拔动作检测装置及方法，包括上位机和采集处理系统，采集处理系统的输入端接至少一探头的位置信号采集端，输出端接上位机，各探头的插拔动作信号通过采集处理系统提供给上位机，采集处理系统包括：中断产生逻辑单元，当任一探头有插拔动作后，产生中断信号，向所述上位机发送中断信号；位置查询逻辑单元，存储每一探头的位置信号；上位机包括：查询指令输出单元当收到所述采集处理系统发送的中断信号后，回复查询指令，要求获得与所述采集处理系统连接的各个探头的位置信号；判断单元，当收到采集处理系统发送的与其连接的各个探头的位置信号后，确定发生插拔动作的探头。本发明使采集处理系统与上位机系统的接口得到兼容。

Description

一种探头插拔动作检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种探头插拔动作检测装置及检测方法。

背景技术

在一些需要检测探头拔插动作的系统(例如超声诊断系统)中，要求前端处理系统将探头的插拔动作通知给上位机，上位机根据探头插拔的消息采取相应的动作。如图1所示，当前，大多数超声系统探头插拔动作的上报都是通过复制探头在位信号给上位机实现的。其中，探头在位信号的实现方式一般如图2所示。如果不插入探头，则探头在位信号为高电平，如果插入探头，探头在位信号为低电平。超声前端系统直接将探头在位信号复制给上位机，上位机就知道哪个探头插座上有探头，哪个探头插座上没有探头。如果探头有插拔动作，则探头在位信号会有变化，该变化复制给上位机，上位机就知道有探头插拔的动作了。由图1可知，现有的探头插拔动作上报机制中有几个探头便需要几根信号线与之对应，比如原有两个探头插座的超声系统要升级为有四个插座的超声系统，就需新增两根信号线，而且，上位机系统、前端系统与两系统之间的接口都需要为增加这几个信号而更改，这样不利于上位机与前端系统接口信号的兼容设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种探头插拔动作检测装置及检测方法，有利于前端系统与上位机系统接口信号的兼容设计。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种探头插拔动作检测装置，包括上位机和采集处理系统，所述采集处理系统的输入端耦合到至少一个探头的位置信号采集端，其输出端耦合到所述上位机；所述采集处理系统包括：中断产生逻辑单元，用于当任一探头有插拔动作后，产生中断信号，向所述上位机发送中断信号；位置查询逻辑单元，其用于存储每一探头的位置信号。所述位置查询逻辑单元包括同所述至少一个探头一一对应的至少一个位置信号寄存器，所述位置信号寄存器的输入端耦合到其对应探头的位置信号采集端，其输出端耦合到所述上位机；所述位置查询逻辑单元存储每一探头的位置信号时，利用总线时钟切换状态，即查询过程中通过通讯总线时钟将当前探头位置情况写入各个位置信号寄存器。

所述上位机包括：查询指令输出单元，用于当收到所述采集处理系统发送的中断信号后，回复查询指令，要求获得与所述采集处理系统连接的各个探头的位置信号，还用于通过SPI总线与采集处理系统通信，读取各探头在位情况；判断单元，用于当收到所述采集处理系统发送的与其连接的各个探头位置信号后，与探头之前位置信号相比，确定发生插拔动作的探头。

为实现上述目的，本发明还同时提供一种探头插拔动作检测方法，包括如下步骤：

A1、当发生探头插拔动作时，采集处理系统产生中断信号，将所述中断信号向上位机发送；

B1、上位机收到所述中断信号，向采集处理系统发出查询各探头当前位置信号的查询指令；

C1.上位机读取预先存储的探头位置信号；

D1.上位机根据查询结果判断探头插拔动作。

其中，所述步骤C1中所述的探头位置信号是在所述步骤B1中的查询指令发出后，采集处理系统利用通信总线时钟写入寄存器的。

在系统启动进行初始化时和在接收中断信号之后还包括清中断步骤，所述清中断步骤优选包括以下子步骤：

A01.上位机将读取的探头位置信号输入与各探头相对应的可置数寄存器中。

本发明还同时提供一种上位机，用于探头插拔动作检测，其与采集处理系统连接，所述采集处理系统与至少一个探头连接，其中所述上位机包括：查询指令输出单元，用于当收到所述采集处理系统发送的中断信号后，回复查询指令，要求获得与所述采集处理系统连接的各个探头的位置信号；判断单元，用于当收到所述采集处理系统发送的与其连接的各个探头的位置信号后，确定发生插拔动作的探头。

本发明还同时提供一种采集处理系统，用于探头插拔动作检测，其一端与至少一个探头连接，另一端与上位机连接，其中所述采集处理系统包括：中断产生逻辑单元，用于当所述探头中任一探头有插拔动作后，产生中断信号，向所述上位机发送中断信号；位置查询逻辑单元，用于存储所述探头中每一探头的位置信号，当接收到所述上位机的查询指令时向上位机输出各个探头的位置信号。

本发明的有益技术效果是：

1)本发明中，采集处理系统的中断产生逻辑单元根据任一探头的插拔动作产生中断信号，并通过所述中断信号线输出至上位机，上位机接收该中断信号，通过通信总线查询和读取存储在位置查询逻辑单元中探头位置信号。因此，配合通信总线与中断信号线，采集处理系统在中断过程中仅用一个总线输出信号就可以完成探头插拔动作向上位机的上报，减少多探头插座超声系统上位机与采集处理系统之间信号传输线的数量，并且使得检测不同探头插座数的采集处理系统与上位机系统的接口得到兼容。

2)优选的方式下，采集处理系统中的逻辑器件不带时钟，中断产生逻辑单元和位置查询逻辑单元借助与上位机系统通信时的通信总线时钟来完成时序的操作，这样可以抑制因时钟信号引发的噪声。

附图说明

图1是现有的探头插拔动作检测装置示意图；

图2是探头位置信号采集示意图；

图3是本发明探头插拔检测装置示意图；

图4是本发明实施例一探头插拔的中断产生逻辑单元电路图；

图5是本发明实施例一探头的位置查询逻辑单元电路图；

图6是本发明实施例一探头插拔动作检测的流程图；

图7是本发明实施例二探头插拔的中断产生逻辑单元电路图；

图8是本发明实施例三探头插拔的中断产生逻辑单元电路图。

具体实施方式

以下通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

实施例一

如图2所示，探头在位即插入插座时，探头位置采集端接地，位置采集端输出P为低电平信号0；探头不在位即拔出插座时，探头位置采集端与地的连接断开，位置采集端输出P为高电平信号1。如图3所示，本实施例的探头插拔动作检测装置用于检测一组探头即探头1～探头N的插拔动作情况，包括上位机1和采集处理系统2，采集处理系统2的输入端连接各探头位置信号采集端，其输出端通过一中断信号线INT和通信总线BUS连接上位机1。该通信总线BUS采用串行外围设备接口(serialperipheral interface，简称SPI)总线。采集处理系统2又包括中断产生逻辑单元和位置查询逻辑单元。如图4所示，该中断产生逻辑单元为组合逻辑电路，包括一或逻辑电路OR、同探头1～探头N一一对应的N个异或逻辑电路XOR与N个可置数寄存器REG1～REGN。可置数寄存器REG1～REGN的输入端接通信总线BUS，各可置数寄存器的输出端接与其相对应的异或逻辑电路XOR的一输入端；各异或逻辑电路XOR的另一输入端接其所对应的探头位置信号采集端，每个异或逻辑电路XOR的输出端接至或逻辑电路OR的一输入端，或逻辑电路OR的输出端接中断信号线INT。如图5所示，该位置查询逻辑单元包括同探头1～探头N一一对应的N个位置信号寄存器，该位置信号寄存器可采用D触发器或锁存器，各D触发器的输入端接其所对应的探头位置信号采集端，时钟输入端接通信总线时钟BUSCLK，输出端同接至SPI通信总线。上位机可以包括查询指令输出单元和判断单元，查询指令输出单元用于当收到所述采集处理系统发送的中断信号后，回复查询指令，要求获得与所述采集处理系统连接的各个探头的位置信号；判断单元用于当收到所述采集处理系统发送的与其连接的各个探头的位置信号后，确定发生插拔动作的探头。

下面结合图3～图6说明探头插拔动作检测装置的工作原理。

本检测装置对每个探头的插和拔的动作都通过一个探头插拔中断信号Pint进行上报，中断信号由采集处理系统2中的中断产生逻辑单元生成，高电平有效。上位机1收到该中断信号时获知发生了探头插拔事件，但还不知道具体是哪个探头，也不知道到底是插还是拔。接下来，上位机1的查询指令输出单元通过SPI总线与采集处理系统2通信，完成对具体的探头插拔事件的查询。具体的探头插拔事件存储在采集处理系统2的逻辑器件中，供上位机1读取，上位机1查询结束后再进行清中断。

图6展示了本实施例探头插拔动作检测流程，其各步骤的实现说明如下：

系统起动后首先对探头插拔中断进行初始化。上位机先对探头插拔中断信号进行屏蔽，然后上位机1通过SPI总线与采集处理系统2通信，向采集处理系统2发出查询指令，查询各探头位置情况。根据查询结果，上位机1将中断产生逻辑单元中的各个可置数寄存器REG1～REGN置为相应的数值1或0，使得或逻辑电路OR输出的中断信号Pint为低电平0。置数寄存器REG1～REGN的置数过程即清中断的过程。参见图5，各探头位置情况存储于各位置信号寄存器(例如各D触发器)中，D触发器的时钟为通信总线时钟，上位机1的查询指令输出单元查询探头1～探头N在位情况时，当前各探头在位的情况P1～PN先通过通信总线时钟将写入各D触发器，再由上位机1通过SPI总线读取各D触发器输出数据nPROBEPRESENT1～nPROBEPRESENTN。上位机在读出具体的各探头位置信号之后，对中断产生逻辑单元中的各可置数寄存器REG1～REGN进行置数。置数的原则是使得图4中的各异或逻辑电路XOR的输出均为0，通过或逻辑电路OR相或后输出的中断信号Pint也为零，即清除了中断。本实施例对探头在位的可置数寄存器置0，对探头不在位的可置数寄存器置1。可置数寄存器置完数后，上位机1解除中断屏蔽。

由图2可知，探头的插拔动作必然引探头位置信号P的变化。当第n个探头发生插入动作时，位置信号Pn由高电平1变为低电平0，而此时可置数寄存器REGn中仍保持为1。由图4可知，位置信号Pn与可置数寄存器REGn的输出通过异或逻辑电路XOR后输出为1，再与其它路的异或逻辑电路XOR输出的0通过或逻辑电路OR，则输出中断信号Pint为高电平1，即产生了探头插中断。当第n个探头发生拔出动作，位置信号Pn由低电平0变为高电平1，而此时可置数寄存器REGn中仍保持为0。由图4可知，位置信号Pn与可置数寄存器REGn的输出通过异或逻辑电路XOR后输出为1，再与其它路异或逻辑电路XOR输出的0通过或逻辑电路OR，则输出中断信号Pint为高电平1，即产生了探头拔中断。可见无论是探头插入还是探头拔出，通过图4的组合逻辑都会产生探头插拔中断信号。中断产生后，中断信号Pint通过中断信号线INT传送至上位机1，上位机1接收该中断信号。上位机先将中断作屏蔽，然后，发出具体插拔动作的查询指令，采集处理系统2接收该指令并执行读操作。该查询过程与系统起动初始化清中断过程中的探头位置情况查询相同。其中，采集处理系统2的位置查询逻辑单元利用总线时钟切换状态，即查询过程中通过通信总线时钟将当前探头位置情况P1～PN写入各位置信号寄存器即各D触发器。然后，由上位机通过SPI总线读取各D触发器输出数据nPROBEPRESENT1～nPROBEPRESENTN。上位机的判断单元根据此查询结果判断出探头位置变化即探头的插拔动作情况，例如将查询结果与之前的探头位置情况相比判断出探头插拔情况，并籍此执行相应操作，如在显示器上弹出对话框等。中断响应过程结束之后，上位机清除中断，此即为可置数寄存器置数的过程，置数的方式同初始化中的清中断。完成清中断后上位机解除中断屏蔽，等待下一个探头插拔动作的发生。

本实施例中探头插拔上报相关的逻辑电路可采用CPLD实现。需要说明的是，当本发明用在超声诊断系统中时，采集处理系统2中的逻辑器件一般位于噪声较为敏感的超声前端，如探头板上。因此，为了抑制时钟噪声，本实施例中逻辑器件不带时钟，其时钟输入端接入总线时钟信号，时序的操作在与上位机通信时借助于系统的通信总线时钟来完成。

实施例二

本实施例的与实施例一的探头插拔动作检测装置相比，不同部分在于中断产生逻辑单元。

如图7所示，本实施例的中断产生逻辑单元包括一或逻辑电路OR、分别同探头1～探头N相对应的N个异或逻辑电路XOR与N个D触发器，每个D触发器的输入端和与其对应的异或逻辑电路XOR的一输入端同接一探头的位置信号采集端，各D触发器的时钟输入端接通信总线时钟信号BUSCLK，各D触发器的输出端接至与其对应的异或逻辑电路XOR的另一输入端，每个异或逻辑电路的输出端接该或逻辑电路OR的一输入端，或逻辑电路OR的输出端接所述中断信号线INT。其中，这里D触发器起到了本实施例一中的可置数寄存器的作用，D触发器的输入为探头位置信号，时钟用通信总线时钟，这样每次当上位机1通过SPI总线对采集处理系统2进行查询操作时，都会利用通信总线时钟将探头位置信号复制到D触发器的输出端，起到了置数的作用。本实施例的其它工作原理与实施例一相同。

实施例三

与实施例二相比，本实施例的区别在于采集处理系统2还包括时钟发生模块。因此，本实施例用于采集处理系统2中的逻辑器件对时钟噪声不敏感的情况，此时逻辑器件不需要利用总线时钟产生中断。如图8所示的中断产生逻辑单元中，各D触发器的时钟输入端接由时钟发生模块提供的时钟信号CLK。根据图8所示时序逻辑电路，只要各D触发器所接入的探头位置信号P1～PN中任何一个发生变化(即有探头插拨的动作)，都将会在或逻辑电路OR的输出端产生一个时钟周期的正脉冲中断信号Pint。同样地，在图5所示的位置查询逻辑单元中，各位置信号寄存器(例如D触发器)也可改接时钟发生模块提供的时钟信号，位置信号寄存器利用该时钟完成状态切换，更新所存储的信息。在抑制噪声要求不高的情况下，中断产生也可以用带时钟的时序逻辑来完成，实现起来更加方便灵活。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种探头插拔动作检测装置，包括上位机和采集处理系统，所述采集处理系统的输入端耦合到至少一个探头的位置信号采集端，其输出端耦合到所述上位机，其特征在于：所述采集处理系统包括：

中断产生逻辑单元，用于当任一探头有插拔动作后，产生中断信号，向所述上位机发送中断信号；

位置查询逻辑单元，其用于存储每一探头的位置信号；

所述位置查询逻辑单元包括同所述至少一个探头一一对应的至少一个位置信号寄存器，所述位置信号寄存器的输入端耦合到其对应探头的位置信号采集端，其输出端耦合到所述上位机；

所述位置查询逻辑单元存储每一探头的位置信号时，利用总线时钟切换状态，即查询过程中通过通讯总线时钟将当前探头位置情况写入各个位置信号寄存器；

所述上位机包括：

查询指令输出单元，用于当收到所述采集处理系统发送的中断信号后，回复查询指令，要求获得与所述采集处理系统连接的各个探头的位置信号；

所述查询指令输出单元还用于通过SPI总线与采集处理系统通信，读取各探头在位情况；

判断单元，用于当收到所述采集处理系统发送的与其连接的各个探头位置信号后，与之前的探头位置信号相比，确定发生插拔动作的探头。

2.根据权利要求1所述的探头插拔动作检测装置，其特征在于，所述中断产生逻辑单元包括：或逻辑电路、同所述至少一个探头一一对应的至少一个异或逻辑电路、与同所述至少一个异或逻辑电路一一对应的至少一个可置数寄存器，所述每个可置数寄存器的输入端耦合到上位机，其输出端耦合到与其对应的所述异或逻辑电路的一输入端，所述异或逻辑电路的另一输入端耦合到对应探头的位置信号采集端，所述每个异或逻辑电路的输出端都耦合到所述或逻辑电路的一个输入端，所述或逻辑电路的输出端耦合到所述上位机。

3.根据权利要求1所述的探头插拔动作检测装置，其特征在于，所述中断产生逻辑单元包括：或逻辑电路、同所述至少一个探头一一对应的至少一个异或逻辑电路、与同所述至少一个异或逻辑电路一一对应的至少一个D触发器，所述每个D触发器的输入端和与其相对应的所述异或逻辑电路的一输入端都耦合到一探头的位置信号采集端，所述D触发器的输出端耦合到相对应的所述异或逻辑电路的另一输入端，所述异或逻辑电路的输出端耦合到所述或逻辑电路的一输入端，所述或逻辑电路的输出端耦合到所述上位机。

4.根据权利要求3所述的探头插拔动作检测装置，其特征在于，所述D触发器的时钟输入端通过所述采集处理系统和上位机之间的通信总线输入时钟。

5.根据权利要求3所述的探头插拔动作检测装置，其特征在于，所述采集处理系统还包括时钟发生模块，所述D触发器的时钟输入端接所述时钟发生模块的时钟信号输出端。

6.根据权利要求5所述的探头插拔动作检测装置，其特征在于，所述位置信号寄存器为D触发器。

7.根据权利要求6所述的探头插拔动作检测装置，其特征在于，所述作为位置寄存器的D触发器的时钟输入端通过所述采集处理系统和上位机之间的通信总线输入时钟。

8.根据权利要求7所述的探头插拔动作检测装置，其特征在于，所述采集处理系统还包括时钟发生模块，所述作为位置寄存器的D触发器的时钟输入端接所述时钟发生模块的时钟信号输出端。

9.一种探头插拔动作检测方法，其特征在于包括如下步骤：

A1、当发生探头插拔动作时，采集处理系统产生中断信号，将所述中断信号向上位机发送；

B1、上位机收到所述中断信号，向采集处理系统发出查询各探头当前位置信号的查询指令；

C1.上位机读取预先存储的之前的探头位置信号；

D1.上位机比较之前的探头位置信号和当前探头位置信号后，根据查询结果判断探头插拔动作。

10.根据权利要求9所述的探头插拔动作检测方法，其特征在于，所述步骤C1中所述的探头位置信号是在所述步骤B1中的查询指令发出后，采集处理系统利用通过所述采集处理系统和上位机之间的通信总线的时钟写入寄存器的。

11.根据权利要求9或10所述的探头插拔动作检测方法，其特征在于，在系统启动进行初始化时和在收到中断信号之后还包括清中断步骤。

12.根据权利要求11所述的探头插拔动作检测方法，其特征在于，所述清中断步骤包括以下子步骤：

A01.上位机将读取的当前探头位置信号输入与各探头相对应的可置数寄存器。

13.根据权利要求12所述的探头插拔动作检测方法，其特征在于，在所述步骤A01之前，上位机屏蔽探头插拔中断信号；在所述步骤A01之后上位机解除屏蔽。

14.一种上位机，用于探头插拔动作检测，其与采集处理系统连接，所述采集处理系统与至少一个探头连接，其特征在于，所述上位机包括：

查询指令输出单元，用于当收到所述采集处理系统发送的中断信号后，回复查询指令，要求获得与所述采集处理系统连接的各个探头的位置信号；

判断单元，用于当收到所述采集处理系统发送的与其连接的各个探头位置信号后，与之前的探头位置信号相比，确定发生插拔动作的探头。

15.一种采集处理系统，用于探头插拔动作检测，其一端与至少一个探头连接，另一端与上位机连接，其特征在于，所述采集处理系统包括：

中断产生逻辑单元，用于当所述探头中任一探头有插拔动作后，产生中断信号，向所述上位机发送中断信号；

位置查询逻辑单元，用于存储所述探头中每一探头的位置信号，当接收到所述上位机的查询指令时向上位机输出各个探头的位置信号；

所述位置查询逻辑单元包括同所述至少一个探头一一对应的至少一个位置信号寄存器，所述位置信号寄存器的输入端耦合到其对应探头的位置信号采集端，其输出端耦合到所述上位机；

所述位置查询逻辑单元存储每一探头的位置信号时，利用总线时钟切换状态，即查询过程中通过通讯总线时钟将当前探头位置情况写入各个位置信号寄存器。

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