CN108965084A - 一种总线式x射线控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种总线式X射线控制系统，它包括射线控制模块、灯丝控制模块、操作台控制模块、远程数据终端、手持器模块、旋阳控制模块、限束器控制模块、机身运动控制模块、温度采集模块和PC工作站，射线控制模块、灯丝控制模块、操作台控制模块、远程数据终端、手持器模块、旋阳控制模块、限束器控制模块、机身运动控制模块和温度采集模块之间采用CAN总线通讯方式连接在一起；射线控制模块和PC工作站之间通过以太网连接在一起。本发明利用内部CAN总线和以太网技术，将内部多个模块相互连接，实现快速可靠通讯，并实现协议的一致化，各模块通讯软件接口的模块化。
Description
技术领域
本发明涉及电子医疗领域的医用X射线机设备，尤其是一种总线式X射线控制系统，实现X射线控制系统内部通讯总线化及控制智能化。
背景技术
目前，在电子医疗领域的医用X射线机设备的控制系统中，一般包括多控制单元，有负责射线控制的模块，灯丝和旋转阳极驱动模块，上位机控制模块和各温度及运动控制模块。在整个电气控制中，会有频繁的数据交互，指令和数据传输。在汽车电子中，常用到CAN总线、LIN总线、FlexRay等总线通讯技术，但是在医疗行业中，还没有广泛应用。目前医疗行业中的各控制模块，依靠串口通讯方式，速率低，复杂电磁环境下易受干扰导致通讯失败或指令错误而导致误动作，后果非常严重。此外不同模块之间，各自采用不同的通讯协议，主从关系复杂，通讯状态机往往比较复杂，难以统一，增加调试的时间和复杂度。
因此，如何有效建立各控制模块之间的通讯连接，检测各模块的故障，并实现通讯软件接口的简单化，是非常有价值的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种总线式X射线控制系统，利用内部CAN总线和以太网技术，将内部多个模块相互连接，实现快速可靠通讯，并实现协议的一致化，各模块通讯软件接口的模块化。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种总线式X射线控制系统，它包括射线控制模块、灯丝控制模块、操作台控制模块、远程数据终端、手持器模块、旋阳控制模块、限束器控制模块、机身运动控制模块、温度采集模块和PC工作站，射线控制模块、灯丝控制模块、操作台控制模块、远程数据终端、手持器模块、旋阳控制模块、限束器控制模块、机身运动控制模块和温度采集模块之间采用CAN总线通讯方式连接在一起；射线控制模块和PC工作站之间通过以太网连接在一起。
进一步地，射线控制模块负责按照用户选定的射线的KV和mA大小，对灯丝电流输出模拟量信号、逆变允许开关信号、逆变开关信号及KV输出模拟量信号，按照时序进行控制，得到所需射线强度和剂量；同时负责将整机工作信息及时传递给PC工作站，并接受来自PC工作站的指令。
进一步地，射线控制模块通过内部嵌入式芯片自带以太网控制器，外加以太网物理层PHY设备，与PC工作站的电脑使用RJ45接口实现以太网通讯。
进一步地，射线控制模块的内部总线使用嵌入式芯片自带的CAN总线控制外设和CAN收发控制单元，根据CAN各节点互联的规则进行连接。
进一步地，各模块按照统一的规则，进行地址编码，设置CAN信息ID过滤信息，只接受合适的消息ID的信息。
进一步地，各模块内部通讯软件接口，按照统一的通讯状态机流程运行，软件上实现模块化。
进一步地，各模块采用统一的消息ID编码规则，并根据消息的等级制定消息列表，并在通讯协议里面约定协议范围的映射表，其中消息ID编码规则采用29位扩展标识符ID，包括消息种类+控制模块标识+预留属性+消息索引。
进一步地，消息ID编码规则中的控制模块标识，按照各模块的顺序分别编号01-10；
消息ID编码规则中的消息种类包括报警，警告、关键指令、一般指令和版本指令，分别编号00-03；
各模块的接收装置根据本模块所需的消息种类和接受的控制模块标识进行过滤设置。
进一步地，射线控制模块负责对各模块定时发送是否在线的信息指令，根据回复判断通讯节点断线的信息，并提示和报警。
进一步地，射线控制模块和PC工作站之间通过以太网UDP协议进行数据通讯。
有益效果：
1.本发明的射线控制系统内部通讯线路简单化。
2.本发明的各模块通讯软件接口状态机流程模块化，节省了各自编程的开发时间和调试时间。
3.本发明的射线控制系统直接使用网口和PC工作站通讯，减少通讯之间转换设备的使用。
附图说明
图1是本发明一实施例的总线式X射线控制系统的通讯框图；
图2是本发明一实施例的总线式X射线控制系统的通讯软件接口状态机流程图；
图中：1-射线控制模块、2-灯丝控制模块、3-操作台控制模块、4-远程数据终端、5-手持器模块、6-旋阳控制模块、7-限束器控制模块、8-机身运动控制模块、9-温度采集模块、10-PC工作站。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本实施例提供了一种总线式X射线控制系统，如图1所示，它包括射线控制模块1、灯丝控制模块2、操作台控制模块3、远程数据终端4、手持器模块5、旋阳控制模块6、限束器控制模块7、机身运动控制模块8、温度采集模块9和PC工作站10，射线控制模块1、灯丝控制模块2、操作台控制模块3、远程数据终端4、手持器模块5、旋阳控制模块6、限束器控制模块7、机身运动控制模块8和温度采集模块9之间采用CAN总线通讯方式连接在一起；射线控制模块1和PC工作站10之间通过以太网连接在一起。
在本实施例中，射线控制模块1是整个控制系统的核心。射线控制模块1主要完成按照用户选定的射线条件，即KV和mA大小，对灯丝电流输出模拟量信号、逆变允许开关信号、逆变开关信号及KV输出模拟量信号等，按照时序进行控制，得到所需射线强度和剂量；同时负责将整机工作信息及时传递给PC工作站10，并接受来自PC工作站10的指令。
在本实施例中，射线控制模块1通过内部嵌入式芯片自带以太网控制器，外加以太网物理层PHY设备，与PC工作站10的电脑使用RJ45接口实现以太网通讯。
在本实施例中，射线控制模块1的内部总线使用嵌入式芯片自带的CAN总线控制外设和CAN收发控制单元，根据CAN各节点互联的规则进行连接。
在本实施例中，各模块按照统一的规则，进行地址编码，设置CAN信息ID过滤信息，只接受合适的消息ID的信息。
在本实施例中，各模块内部通讯软件接口，按照统一的通讯状态机流程运行，软件上实现模块化。状态机流程如图2所示，具体如下：
初始化通讯数据，执行①；
①判断是否有发送请求；若无数据发送请求，1s延时查询，执行②；若有数据发送请求，执行③；
②若1s延时未到，返回①；若1s延时到，执行③；
③发送数据打包，判断命令的来源并清除相应源的标志，启动发送；发送首字节至④；
④等待中断发送完成；发送完成，执行⑤；
⑤接收数据、校验；若没有接收到数据，等待500ms进入故障重发，执行⑥；若接收校验错误，执行⑥；若接收数据正确，相应数据处理，相应数据转发，执行⑦；
⑥接收有故障时重发，发送首字节至④；
⑦返回，完成发送和接收返回，执行①。
在本实施例中，各模块采用统一的消息ID编码规则，并根据消息的等级制定消息列表，并在通讯协议里面约定协议范围的映射表，其中消息ID编码规则采用29位扩展标识符ID，包括消息种类+控制模块标识+预留属性+消息索引，各位的编码规则如下表1所示，这样做的好处是，可以最大限度区分消息种类，发挥CAN控制对信息过滤器的优势，节省处理通讯程序对CPU的占用时间。
表1消息ID编码规则表
消息ID编码规则中的控制模块标识，按照各模块的顺序分别编号01-10；消息种类包括报警，警告、关键指令、一般指令和版本指令，分别编号00-03。
各模块的接收装置可以根据本模块所需的消息种类和接受的控制模块标识进行过滤设置。
在本实施例中，射线控制模块1负责对各模块定时发送是否在线的信息指令，根据回复判断通讯节点断线的信息，并提示和报警。
在本实施例中，射线控制模块1和PC工作站10之间通过以太网UDP协议进行数据通讯。
在本技术领域中，整个控制系统中的各模块均为通用模块，各模块的具体内部结构均为已知结构。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种总线式X射线控制系统，它包括射线控制模块(1)、灯丝控制模块(2)、操作台控制模块(3)、远程数据终端(4)、手持器模块(5)、旋阳控制模块(6)、限束器控制模块(7)、机身运动控制模块(8)、温度采集模块(9)和PC工作站(10)，其特征在于：所述射线控制模块(1)、所述灯丝控制模块(2)、所述操作台控制模块(3)、所述远程数据终端(4)、所述手持器模块(5)、所述旋阳控制模块(6)、所述限束器控制模块(7)、所述机身运动控制模块(8)和所述温度采集模块(9)之间采用CAN总线通讯方式连接在一起；所述射线控制模块(1)和所述PC工作站(10)之间通过以太网连接在一起。
2.根据权利要求1所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述射线控制模块(1)负责按照用户选定的射线的KV和mA大小，对灯丝电流输出模拟量信号、逆变允许开关信号、逆变开关信号及KV输出模拟量信号，按照时序进行控制，得到所需射线强度和剂量；同时负责将整机工作信息及时传递给所述PC工作站(10)，并接受来自所述PC工作站(10)的指令。
3.根据权利要求2所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述射线控制模块(1)通过内部嵌入式芯片自带以太网控制器，外加以太网物理层PHY设备，与所述PC工作站(10)的电脑使用RJ45接口实现以太网通讯。
4.根据权利要求3所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述射线控制模块(1)的内部总线使用嵌入式芯片自带的CAN总线控制外设和CAN收发控制单元，根据CAN各节点互联的规则进行连接。
5.根据权利要求1所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述各模块按照统一的规则，进行地址编码，设置CAN信息ID过滤信息，只接受合适的消息ID的信息。
6.根据权利要求1所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述各模块内部通讯软件接口，按照统一的通讯状态机流程运行，软件上实现模块化。
7.根据权利要求5所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述各模块采用统一的消息ID编码规则，并根据消息的等级制定消息列表，并在通讯协议里面约定协议范围的映射表，其中消息ID编码规则采用29位扩展标识符ID，包括消息种类+控制模块标识+预留属性+消息索引。
8.根据权利要求7所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述消息ID编码规则中的控制模块标识，按照各模块的顺序分别编号01-10；
所述消息ID编码规则中的消息种类包括报警，警告、关键指令、一般指令和版本指令，分别编号00-03；
所述各模块的接收装置根据本模块所需的消息种类和接受的控制模块标识进行过滤设置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述射线控制模块(1)负责对各模块定时发送是否在线的信息指令，根据回复判断通讯节点断线的信息，并提示和报警。
10.根据权利要求1所述的总线式X射线控制系统，其特征在于：所述射线控制模块(1)和所述PC工作站(10)之间通过以太网UDP协议进行数据通讯。
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