CN103368911A - 数据采集系统 - Google Patents

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李建伟
孙珂珂
董世斌
马健
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Beijing Top Grade Medical Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种数据采集系统，包括：一用于接收多路信号的多路信号输入端；一用于从所述多路信号输入端接收事件的时间信息和位置信息，并对事件进行配对、存储和数据重排处理，输出处理结果的控制电路，与所述多路信号输入端连接；一用于接收处理结果的主控计算机，与所述控制电路连接；以及一用于采集机电系统信息的机电系统接口，与所述控制电路连接。通过采用上述结构可使得数据采集系统结构的复杂程度大大降低；数据链上更加简洁，大大的提高了数据的采集效率和数据的传输效率。

Description

数据采集系统
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种PET(Positron EmissionComputed Tomography，正电子发射计算机断层扫描)设备的数据采集系统。
背景技术
32环PET设备的数据采集系统通过CPCI(Compact Peripheral ComponentInterconnect，紧凑型PCI)采集计算机、采集卡和TCP/IP网络技术实现数据采集功能。
如图1所示，数据接口模块将从前端电子学接收到的事件的时间信息、位置信息通过符合电路进行事件的配对、存储，并进行数据重排成listmode数据格式输出，采集计算机通过机电系统接口(例如RS232串口)分别控制、获取棒源、准直器、床的位置信息；通过前端系统控制接口下载和上传前端电子学的参数信息，并将这些参数信息反馈给主控计算机。采集计算机与主控计算机之间的通信采用TCP/IP光纤网络技术实现。
然而，现有的数据采集系统的结构比较复杂，各部件之间的接口较多，稳定性也较差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种数据采集系统，有效降低系统的复杂度。
为了达到上述目的，本发明提供一种数据采集系统，包括：
一用于接收多路信号的多路信号输入端；
一用于从所述多路信号输入端接收事件的时间信息和位置信息，并对事件进行配对、存储和数据重排处理，输出处理结果的控制电路，与所述多路信号输入端连接；
一用于接收处理结果的主控计算机，与所述控制电路连接；以及
一用于采集机电系统信息的机电系统接口，与所述控制电路连接。
优选地，所述控制电路包括：
用于进行事件的配对、存储和数据重排的第一FPGA芯片；以及
用于利用TCP/IP通信协议进行通信的第二FPGA芯片。
优选地，所述第二FPGA芯片为32位处理器。
优选地，所述多路信号输入为17路信号输入，其中包括：16路事件信息和1路时钟及控制信号。
优选地，所述机电系统接口为RS232串口。
优选地，所述控制电路通过光纤网络与所述主控计算机连接。
由上述技术方案可知，本发明的实施例具有如下有益效果：通过在PET设备中使数据采集系统高度集成化，具体方式如下：基于FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)的嵌入式技术结合TCP/IP网络技术替代原有的CPCI采集计算机和采集卡模式，可将系统简化成单板结构的控制电路。在控制电路的结构中可用一颗FPGA芯片完成事件的配对，存储，数据重排等工作，另一颗FPGA芯片，利用集成32位处理器技术(软核，硬核)将原先由采集计算机承担的工作由该单颗FPGA芯片完成，并利用集成的千兆以太网MAC技术实现TCP/IP的光纤网路通信，通过采用上述结构可使得数据采集系统结构的复杂程度大大降低；数据链上更加简洁，大大的提高了数据的采集效率和数据的传输效率。进一步，数据输入端由原来的32个RJ45接口缩减到17个RJ45接口，主要是在通信的模式上进行了改进，让信号线路上更加简洁，高效。
附图说明
图1表示现有技术中数据采集系统的结构示意图；
图2表示本发明的实施例中数据采集系统的结构示意图；
图3表示本发明的实施例中数据采集系统的执行流程图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图2所示，为本发明的实施例中数据采集系统的结构示意图，该数据采集系统包括：
一用于接收多路信号的多路信号输入端；
一用于从所述多路信号输入端接收事件的时间信息和位置信息，并对事件进行配对、存储和数据重排处理，输出处理结果的控制电路，与多路信号输入端连接；
一用于接收处理结果的主控计算机，与所述控制电路连接；一用于采集机电系统信息的机电系统接口，与所述控制电路连接。
在本实施例中，该控制电路主要完成事件信息的处理，时钟的同步，机电端口的控制，TCP/IP网络协议的实现。
基于FPGA的嵌入式技术结合TCP/IP网络技术替代原有的CPCI采集计算机和采集卡模式，可将数据采集系统简化成单板结构的控制电路。在控制电路的结构中可用一颗FPGA芯片完成事件的配对，存储，数据重排等工作，另一颗FPGA芯片，利用集成32位处理器技术(软核，硬核)将原先由采集计算机承担的工作由该单颗FPGA芯片完成，并利用集成的千兆以太网MAC技术实现TCP/IP的光纤网路通信，例如控制电路可包括：一用于进行事件的配对、存储和数据重排的第一FPGA芯片；以及一用于利用TCP/IP通信协议进行通信的第二FPGA芯片。
在本发明的一实施例中，该第二FPGA芯片可选用32位处理器来实现其功能。
在本发明的一实施例中，所述多路信号输入为17路信号输入，其中包括：16路事件信息和1路时钟及控制信号。
在本发明的一实施例中，所述机电系统接口为RS232串口。
在本发明的一实施例中，所述控制电路通过光纤网络与所述主控计算机连接，例如选用1Gb光纤网络。
为更加简化PET设备的数据采集系统，可采用基于FPGA的片上嵌入式技术。嵌入式数据采集控制程序是FPGA芯片上运行的，根据主控计算机(OWS)的指令完成对符合采集单元、机电控制单元、前端电路(BUKCET)控制。
数据采集控制程序与OWS通过光纤传输卡(通过IP协议控制)交换数据，对符合采集卡的控制通过FPGA数据采集单元接口完成，对机电电路的控制通过低速串行接口完成，对BUCKET的控制通过高速串行接口完成。
采集程序根据OWS发出的采集协议，对符合采集单元、机电控制单元和前端电路进行控制，将16Mbytes/s的符合数据、机电电路的状态实时传送给OWS。数据采集控制程序在FPGA的32位处理器上运行。
由于采集控制程序的主要功能是“控制”，因此根据被控制的设备划分对象。被控制的设备有(1)、光纤传输单元，通过IP协议控制，完成与OWS的通信；(2)、符合采集单元，通过其FPGA逻辑接口完成符合数据的采集控制；(3)、机电控制单元，通过低速串行接口完成；(4)、BUCKET电路，通过高速串行接口完成；
如图3所示，为本发明的实施例中数据采集系统的执行流程图，首先判断装置是否连接好(步骤301)，如果连接好，则选择通信端口(步骤302)；如果没有连接好，则继续判断；选择完通信端口后，下载相应参数(步骤303)；然后开始采集信息(步骤304)；然后判断图形是否正常，如果正常，则Block探头正常(步骤305)；如果图形不正常，则检查系统(步骤306)。
由上述技术方案可知，本发明的实施例具有如下有益效果：通过在PET系统中使数据采集系统高度集成化，具体方式如下：基于FPGA的嵌入式技术+TCP/IP网络技术替代原有的CPCI采集计算机和采集卡模式，可将系统简化成控制电路(单板结构)。在控制电路的结构中可用一颗FPGA芯片完成事件的配对，存储，数据重排等工作，用另一颗FPGA芯片，利用集成32位处理器技术(软核，硬核)将原先有采集计算机承担的工作由单颗FPGA芯片完成，并利用集成的千兆以太网MAC技术实现TCP/IP的光纤网路通信，从而使得其系统结构的复杂程度大大降低；数据链上更加简洁，大大的提高了数据的采集效率和数据的传输效率。进一步，数据输入端由原来的32个RJ45接口缩减到17个RJ45接口，主要是在通信的模式上进行了改进，让信号线路上更加简洁，高效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种数据采集系统，其特征在于，包括：
一用于接收多路信号的多路信号输入端；
一用于从所述多路信号输入端接收事件的时间信息和位置信息，并对事件进行配对、存储和数据重排处理，输出处理结果的控制电路，与所述多路信号输入端连接；
一用于接收处理结果的主控计算机，与所述控制电路连接；以及
一用于采集机电系统信息的机电系统接口，与所述控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述控制电路包括：
用于进行事件的配对、存储和数据重排的第一FPGA芯片；以及
用于利用TCP/IP通信协议进行通信的第二FPGA芯片。
3.根据权利要求2所述的数据采集系统，其特征在于，所述第二FPGA芯片为32位处理器。
4.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述多路信号输入为17路信号输入，其中包括：16路事件信息和1路时钟及控制信号。
5.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述机电系统接口为RS232串口。
6.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述控制电路通过光纤网络与所述主控计算机连接。
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