CN109714384B - 医学成像装置中进行通信的方法和装置以及医学成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在医学成像装置中进行通信的方法和装置以及医学成像装置。本发明涉及一种用于通过单个通信线路(4)在医学成像装置、特别是磁共振装置的至少两个计算装置(2)之间进行通信的方法，其中，将分别通过自己的数据输入端(7)获得的与不同的通信类型相关联的通信信息，合并为要通过通信线路传输的具有定义的大小的数据结构(15)，其中，周期性地以周期(16)为间隔通过通信线路传输数据结构，并且从通过通信线路接收到的数据结构中提取不同的通信类型的通信信息并输出到对相应的通信类型分配的数据输出端(11)，其中，通信类型包括面向分组的第一通信类型和与等时直接通道通信对应的第二等时通信类型。

Description

医学成像装置中进行通信的方法和装置以及医学成像装置

技术领域

本发明涉及一种通过单个通信线路在医学成像装置、特别是磁共振装置的至少两个计算装置之间进行通信的方法和通信装置。此外，本发明涉及一种医学成像装置、特别是磁共振装置。

背景技术

现在的医学成像装置由可以用于进行控制、执行外围功能、实际成像和其它任务的多个部件构成。这些部件中的许多都具有计算装置，其为了医学成像装置的运行而与其它部件和/或相同部件的其它计算装置进行通信，例如以便输出和接受控制命令和/或图像数据和/或测量数据。因此，在现在的磁共振装置或磁共振设备中通常使用中央控制计算机，其与其它部件的计算装置进行通信，例如与外围单元、发送单元、接收单元和梯度单元进行通信。外围单元又可以与外围子单元进行通信；此外，所提及的单元彼此和/或与扩展单元、例如附加的接收单元等进行通信。因此，各个部件通过多个线缆和线路彼此连接，但是也与中央控制计算机/图像运算计算机连接。在此，不同的部件或其计算装置对信息传输具有不同的要求。

例如，需要作为通信信息传输具有和没有时间基准的控制信息，其中，在医学成像中常见的另一个应用作为通信信息涉及等时数据流，在等时数据流中又要根据时钟频率/时钟速率产生直接的时间基准。所提到的前一种通信信息一般以面向分组的方式进行传输，第二种通信信息一般以面向通道的方式来进行传输，即通过等时直接通道连接来进行传输。

这导致并排存在使用不同的通信协议的多个通信接口。例如，在现代的磁共振装置中，作为通信协议使用PCI express、ISO、RS 232、SPI、USB、CAN/CANopen和各种专门的专有协议。

这些使用不同的通信协议的多个通信接口导致高的技术开销、大的结构空间、复杂的线缆铺设，由此导致医学成像装置、特别是磁共振装置整体上非常高的成本。

DE 102006052437 A1和DE 102008017819 B3分别示出了一种MR控制系统的结构，DE 102007058872 A1、US 20090137898 A1、US 20160174928 A1分别示出了用于在MR系统中进行数据传输的装置。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，针对不同的通信信息的不同的要求，改善医学成像装置内部的通信。

根据本发明，上述技术问题通过根据本发明的用于在医学成像装置的至少两个计算装置之间进行通信的方法、通信装置和医学成像装置来解决。有利的设计方案从下面的描述中得到。

在根据本发明的用于通过单个通信线路在医学成像装置、特别是磁共振装置的至少两个计算装置之间进行通信的方法中设置为，将分别通过自己的数据输入端获得的与不同的通信类型相关联的通信信息，合并为要通过所述通信线路传输的具有定义的大小的数据结构，其中，周期性地以周期为间隔通过所述通信线路传输所述数据结构，并且从通过所述通信线路接收到的数据结构中提取不同的通信类型的通信信息并输出到对相应的通信类型分配的数据输出端，其中，通信类型包括面向分组的第一通信类型和与等时直接通道通信对应的第二等时通信类型。

用于在医学成像装置、特别是磁共振装置的至少两个计算装置之间进行通信的通信装置具有：

-一个通信线路，以及

-对于每个计算装置相应的通信接口组件，其与所述通信线路连接，

其中，所述通信接口组件分别具有分离和合并单元，所述分离和合并单元用于将分别通过自己的数据输入端获得的与不同的通信类型相关联的通信信息，合并为要通过所述通信线路传输的具有定义的大小的数据结构，以及用于周期性地以周期为间隔通过所述通信线路传输所述数据结构，以及用于从通过所述通信线路接收到的、相应的其它通信接口组件的数据结构中提取不同的通信类型的通信信息，以及用于转发到对相应的通信类型分配的数据输出端，其中，分组通信单元连接到对面向分组的第一通信类型分配的数据输入-数据输出对，所述分组通信单元用于提供并接受所述第一通信类型的通信信息，并且作为通信信息提供并接受等时数据的等时通信单元连接到对与等时直接通道通信对应的第二通信类型分配的数据输入-数据输出对。因此，所述通信装置被构造为用于执行根据本发明的方法。

在此应当注意，在本发明的范围内，计算装置当然也可以用作控制装置。

总而言之，根据本发明，提供一种新型的通信接口，其实现可以称为UCI(unifiedcommunication interface，统一通信接口)的通信协议。UCI是一种串行点对点通信协议，其通过时分复用，优选通过附加地使用安全机制实现至少两种不同的通信类型。这意味着，对每一种通信类型分配具有固定的不变的大小/长度的数据结构(帧)的固定部分(至少一个时隙)。因此，使用对应地由与ISO模型中的传输层相关联的更高的层、特别是分组通信单元和等时通信单元提供的不同的通信类型的通信信息，来填充具有固定的预先给定的长度或大小的数据结构的固定部分，这在分离和合并单元内进行。在此，例如可以将分离和合并单元称为“发送和接收数据接口(transmit and receive data interface)”，在优选地使用主-从架构的情况下，因此例如可以称为“发送和接收数据接口从设备(transmit andreceive data interface slave)”(TARDIS)和“发送和接收数据接口主设备(transmitand receive data interface master)”(TARDIM)。

因此可以设置为，将一个分离和合并单元构造为主设备，而将分离和合并单元中的至少另一个构造为从设备。因此，可以使用主-从架构，其中，通信伙伴中的一个作为主设备动作，而其它通信伙伴作为从设备动作，下面还要对此进行更详细的讨论。在此，已经可以针对作为主设备或者从设备的功能在其硬件中设计对应的分离和合并单元。主设备在此可以具有以下任务：初始化并且响应通信连接的建立，初始化面向分组的通信，发送并接收等时通信信息。对于从设备，可以设置初始化并且响应通信连接的建立、响应面向分组的通信以及发送和接收等时通信数据的任务。在此，在这一点上应当注意，由此可以想到在构造为从设备的两个分离和合并单元之间建立等时通信。在后一种情况下，从设备共同初始化通信连接的建立。

总之，也就是说，这里描述的通信接口使得能够综合并且统一医学成像装置内的通信路径，医学成像装置不仅提供快速的面向分组的通信，而且提供等时通信，以便在参与的部件或其计算装置之间交换所需的通信信息。面向分组和面向通道的等时传输被组合到一个传输线路、即通信线路上，以使通信接口减少到最少(即一个)。以这种方式，医学成像装置中的通信的开销、复杂度和成本降低。特别是，不仅医学成像装置的制造成本下降、而且维护成本也下降，因为线缆铺设在很大程度上得到简化。由于在不同的计算装置对之间可以使用相同的通信接口或相同的通信协议，因此开发开销也下降，因为相同的接口设计可以在所有部件中使用或可以用于所有的计算装置对。

在此，在这一点上还应当注意，通信信息的分离/合并根据OSI层模型在数据链路层中进行，其因此与分离和合并单元相关联。因此，这里引入的通信协议对于所使用的软件是透明的，因此不需要调整计算装置的已经提供并且开发的软件部件。

在本发明的一个特别优选的设计方案中设置为，使用用于请求所述计算装置中的至少一个的至少一个存储寄存器的随机访问通信和/或流式通信，作为第一通信类型。因此优选地，统一3种协议或通信类型，即流式通信、随机访问通信(random accesscommunication)和等时通信。因此，在这种设计方案中，通信接口提供：

-用于低访问延迟的随机访问接口，

-用于高数据吞吐量的流式接口，以及

-用于恒定的数据传输延迟的等时接口。

随机访问在此通过可寻址的寄存器和存储区域来进行。在主-从架构中，通信在此由主设备发起，并且由寻址的从设备进行响应。在此，在第一种简单的设计方案中可以设置为，在第二次访问可以开始之前，必须首先结束访问。然而，也可以设置为，在随机访问通信中进行多个请求的并行处理。这意味着，也可以想到支持所谓的“拆分业务(SplitTransactions)”。通过随机访问通信(random access communication)提供的服务通常用于对单个寄存器进行访问。

借助流式通信，作为另外的服务在专用数据源和数据汇之间提供直接数据流(streaming access communication(流式访问通信))。优选针对由较高的协议层、特别是OSI模型中的传输层提供的面向分组的通信使用这种数据通道。优选对这种服务进行流控制，以避免FIFO溢出和下溢。流式通信通常用于传输作为通信信息的测量数据。流式通信优选是对称的，并且是全双工双向的。这意味着，通信接口组件上的计算装置可以同时是数据源和数据汇。

最后，提供等时数据传输，其中，这种通信服务基本上对应于并行地并且在时间上同时(等时地)传输信号的电线束。因此，保证恒定的数据速率，因为数据实时地流动。数据源和数据汇必须在任何时候都能够及时提供并且及时接受通信信息。一般的应用情况是磁共振实时数据，特别是作为通信信息的在个别情况下也可以进行预处理或者后处理的ADC数据或者DAC数据的传输。

在本发明的一个优选扩展方案中可以设置为，使用所述数据结构的至少一个预先确定的子部分、特别是对所述随机访问通信分配的部分的子部分，来传输特别是自从设备到主设备的中断。虽然在主设备侧可以任意地向从设备转发信息，但是这在相反方向上较难实现。如果在从设备侧存在与主设备的通信需求，例如使另外的通信暂时不能进行的状况，则可以设置为，由从设备使用数据结构的该预先确定的子部分来传送中断，其中，作为响应，主设备例如可以暂停通信，并且可以向从设备发送关于所出现的状况的对应的请求消息。在此，优选可以预先设置数据结构(帧)的对随机访问通信分配的子部分、例如时隙，因为这里本来就提供与更慢、更小的数据量相关的通信类型。

如已经提到的，计算装置之间的面向分组的通信通过特别是与传输层相关联的、与对应的通信类型的数据输入端和数据输出端连接的分组通信单元来提供。在此，具体地可以设置为，面向分组的通信至少部分地根据TCP/IP协议和/或专有协议和/或CAN协议和/或CANopen协议进行。当然，原则上也可以想到通过至少一个分组通信单元提供其通信信息的其它协议。

特别是在作为医学成像装置的磁共振装置中，在磁共振室(屏蔽舱)内有利的是，使用光学通信线路作为所述通信线路，其中，数据结构在两侧通过光电耦合器进行转换。光学信号传输不仅具有高传输速度的优点，而且还对其它电磁场、特别是在磁共振成像过程中施加的磁场没有干扰。然后，可以在分离和合并单元前面连接光电耦合器、即光电转换器，以获得要处理的电子信号或者对应地转换为要传输的光学信号。

本发明的一个扩展方案设置为，对于每一种通信类型使用自己的时钟发生器，其时钟特别是由相应的通信接口组件的主时钟(主时钟发生器)推导出。这意味着，不同的通信类型可以以自己的、特别是特定于应用地选择的时钟运行，为此，例如可以在分离和合并单元内或者也可以在对应的分组通信单元/等时通信单元内存在对应的时钟发生器。该时钟发生器优选从主时钟(主时钟发生器)的基本时钟推导出其时钟，这特别是又在磁共振过程中是适宜的，因为于是可以选择基频作为主时钟的基本时钟，其以及其倍数尽可能小地干扰磁共振成像。在此，对于主时钟，2.5MHz的基本时钟或系统时钟被证明是有利的选择，对此关于医学成像装置作为磁共振装置的构造还要再次详细讨论。

如已经提到的，分离和合并单元被构造为用于周期性地在相应的一个周期之后发出当前数据结构。在此，根据希望的数据传输速率，可能出现不同的周期，例如在5GBit/s的情况下200ns的周期以及在2.5GBit/s的情况下400ns的周期。因此，在本发明的范围内确保总是以一个周期为间隔发出数据结构，并且总是以一个周期为间隔接收数据结构。因为数据结构被划分为不同的部分，其中，用不同的通信类型的通信信息填充这些部分中的至少一部分，此外，这些部分是固定的，因此这也表现为发送方发送或接收方接收这些部分的对应的时间间隔/时间窗。因此，针对传输，可以对数据结构的不同的部分分配周期的不同的时间窗。这对于等时通信特别有用。

适宜的是，对数据结构在其开头处设置报头，这原则上在现有技术中是已知的。在此，可以将数据结构上的报头部分选择为非常小，例如具有4字节的大小。在此，在也可以称为前同步码

的报头之后是有用数据、即有效载荷，其至少在数据链路层中又以分割的方式定义，其中，对各个通信类型固定地分配这些部分(时隙)中的至少一部分。除了传送信息之外，也可以以受限的形式使用报头。

在本发明的一个特别优选的扩展方案中设置为，进行前向纠错(forward errorcorrection-FEC)，其中，产生特别是与所有通信类型的所有通信信息相关的前向纠错信息并且插入所述数据结构的前向纠错部分中，其中，在接收每一个数据结构时对所述前向纠错信息进行分析。以这种方式确保这里描述的通信接口或这里描述的通信协议的高传输安全性。前向纠错是用于降低传输通信信息时的错误率的技术，其中，发送方通过插入前向纠错信息对要传输的数据进行冗余编码，使得接收方可以在不询问发送方的情况下识别并且纠正传输错误。可以使得进行纠正和/或在不能进行纠正的情况下使得通信中断的冗余编码或分析优选由对应的分离和合并单元的前向纠错装置执行。

总之，数据链路层中的数据结构因此可以理解为对不同的通信类型的通信信息分配的、由报头和前向纠错部分包围的部分。在此应当指出，前向纠错在此原本就是适宜的选择，因为对传输错误的纠正可以“即时生效(on thefly)”，不需要进行重复发送。因为这种重复发送由于通信信息的至少对应的部分的等时性

也是不允许的。通过前向纠错，还相对于不对受干扰的数据进行纠正或者重复传输受干扰的数据的其它协议提供显著的优点。

优选地，可以在通信会话开始时通过协商过程在计算装置之间建立通信连接。这种协商过程原则上是已知的。特别是，所提到的数据结构的报头可以确认这种成功的协商。这种协商过程的自动执行也可以支持“热插拔(hot plugging)”。这意味着，因为接通了计算装置，由此接通了通信接口组件，但是也因为插入了例如作为光波导体的通信线路，因此以安全模式进行自我初始化。在优选的主-从设计方案的示例中，主设备可以以不同的步骤建立通信连接，其中，例如建立通信连接的协商可以包括训练过程，以交换基本通信数据。然而，也可以想到，通过两个参与方中的每一个向其通信接口伙伴通知自己的状态并且提示对方终端进行下一步，在主设备和从设备之间对称地运行协商过程。

在一个具体的设计方案中，例如两个分离和合并单元、特别是即主设备和从设备可以定期发送基本信号、特别是字节对齐信号。在相应地进行接收时，知道两个分离和合并单元处于运行，而当前没有通信连接处于运行。然后，在字节对齐之后可以进行字对齐，其中，在所谓的Wordlock(字锁)的情况下，可以认为建立了通信连接，并且可以传输基本结构、即帧。在本发明的范围内，当然也可以使用其它协商过程。

应当注意，也可以称为初始化序列的这种协商过程也可以用于特别是在不关闭通信伙伴的情况下中断并且重新建立通信连接，例如用于服务目的。

这里描述的通信接口不仅可以用于连接医学成像装置的两个部件，而且可以在一个部件内、在子部件之间或者甚至在结构单元内、例如在电路板上用于两个芯片、例如FPGA和/或微型芯片之间的通信。

然而，在本发明的范围内也可以使用所谓的“菊花式链接(Daisy Chaining)”。在此，一系列部件或计算装置串联连接，其中，在所有这些计算装置之间要仍然可以进行通信。在这种情况下，本发明的一个适宜的扩展方案设置为，在通过布置在中间的计算装置在两个计算装置之间进行通信时，对通信目标分配由所述布置在中间的计算装置接收到的数据结构和/或通信信息，并且在通信目标与自己的计算装置不对应的情况下向通信目标转发。具体地可以设置为，至少布置在中间的计算装置的通信接口组件具有仲裁装置，仲裁装置用于向通信目标分配数据结构和/或通信信息，并且在通信目标不对应于自己的计算装置的情况下向通信目标进行转发。在此，通信信息和/或数据结构当然也可以具有多个通信目标，因此不仅可以在布置在中间的计算装置中、而且可以在串联连接的计算装置中的一个中使用通信信息和/或数据结构。因此，例如可以想到向两个或更多个计算装置转发等时数据流。通信目标特别是可以是通信信息的一部分，从而例如在分离数据结构中的通信信息时识别通信目标，并且在通信目标不对应于自己的计算装置的情况下，通过该或者另一个分离和合并单元将通信信息插入要转发的数据结构。

优选地，通信装置被构造为用于以至少1Gbit/s的通信速率进行通信。例如可以产生通信接口组件的变形方案，其被设计为用于2.5Gbit/s的通信速度或者5Gbit/s的通信速度。例如可以得到对应的周期为400ns和200ns。在本发明的范围内也可以想到，通信接口组件也可以以不同的预先给定的通信速率运行并且被构造为在通信会话开始时协商通信速率。也就是说，也可以通过在需要时进行配置的同一通信线路提供不同的传输速率，这特别是在要通用地针对不同的通信线路制造并且使用通信接口组件，因此不针对性地针对特定任务/应用/计算装置提供通信接口组件时是适宜的。

通信接口组件、具体地分离和合并单元可以作为集成电路(ASIC)和/或FPGA和/或作为FPGA的一部分来实现。在此，本发明的一个特别有利的扩展方案设置为，通信接口组件通过提供所述计算装置的至少一部分计算能力的特定于计算装置的FPGA来实现。通过通信接口功能与计算装置的其它功能的这种组合，可以节省其它组件、例如其它FPGA，这可以使制造成本显著降低。然后，以特定于计算装置的方式、特别是也针对特定通信线路和要接收的通信信息制造对应的FPGA。例如，对于磁共振装置的接收单元可以想到，直接向同一FPGA中的进一步处理馈送通过等时通信接收到的通信信息，例如进行至少一个分析步骤。这种高度集成除了降低制造开销之外，还产生更短的信号路径，由此随之产生更快的处理时间。此外，还可以想到提供与通信接口组件集成的完整的计算装置的设计方案。

除了所述方法和通信装置之外，本发明还涉及一种医学成像装置，其具有多个计算装置以及至少一个根据本发明的类型的通信装置。关于方法和通信装置的所有实施例可以类似地转用于根据本发明的医学成像装置，因此通过其也可以获得已经提到的优点。

特别是，在此可以设置为，面向分组的通信和/或等时通信所需的所有计算装置具有与其连接的根据本发明的类型的通信装置。这意味着，可以将医学成像装置内的通信统一、特别是也可以标准化，因为根据本发明提出的通信接口不仅支持面向分组的通信，而且支持面向通道的等时通信，并且提供对应的服务。因此，通过尽可能一致地使用根据本发明的通信装置，不仅由于仅仍然需要用于对应的通信连接的硬件，而且针对统一的通信接口的使用，降低了医学成像装置的复杂度。

特别有利的是，当医学成像装置是磁共振装置时，可以使用本发明。

对于根据本发明的这种磁共振装置，如已经描述的，特别有利地设置为，通信接口组件要使用的时钟发生器使用基本上不干扰磁共振成像的主时钟(主时钟发生器)的基本时钟、特别是2.5MHz的基本时钟。磁共振装置对于对数字逻辑的电磁干扰极其敏感。为了尽可能防止对模拟信号产生干扰，提出将所有时钟发生器(时钟)设计为其时钟或频率由单个主时钟、即主时钟发生器推导出。因此，在这种设计方案中，不允许具有本地时钟发生器或者自激振荡器。在此，适宜将不同的时钟或频率限制为2.5MHz(基本时钟或系统时钟)和2.5MHz的整数倍。控制和数据信号优选不具有与2.5MHz或者2.5MHz的整数倍不同的频率的重复模式。特别是，在一个扩展方案中可以设置为，在分离和合并单元侧设置加扰装置，以对应地消除潜在的、以不允许的频率产生的重复模式对数据信号的干扰。

被构造为磁共振装置的医学成像装置的一个具体的设计方案设置为，医学成像装置具有特别是布置在屏蔽的磁共振室外部的操作室和/或机房中的中央控制装置作为第一计算装置，具有至少一个梯度单元、至少一个发送单元、至少一个接收单元和至少一个外围单元的计算装置作为第二计算装置，并且具有至少一个外围子单元的计算装置作为第三计算装置，其中，所述第一计算装置特别是作为主设备相应地通过至少一个通信装置中的一个与特别是作为从设备的第二计算装置连接，并且其中，所述外围单元特别是作为主设备相应地通过至少一个通信装置中的一个与特别是作为从设备的第三计算装置连接。以这种方式置于磁共振装置的已知架构上，其中，迄今为止使用的通信接口、例如PCI Express、USB、RS 232、SPI、专有协议、…可以分别用这里描述的通信接口或对应的通信协议(UCI)代替。特别是，在具体的扩展方案中可以设置为，第二计算装置至少部分地通过至少一个通信装置中的至少一个彼此连接。因此，借助这里提出的通信接口，也可以提供特别是以环的形式的“水平(horizontaler)”数据传输。

如已经提到的，在磁共振装置中，至少在磁共振室内，优选通过光学通信线路进行通信。例如，对于通信线路，对于每个通信方向可以使用具有单个玻璃纤维的光纤全双工线缆，由此例如可以提供2.5GBit/s、5GBit/s或者还有10GBit/s的物理传输速率。

还应当指出，这里提出的用于磁共振装置的通信结构至少部分地使用已经讨论的菊花式链接，从而如所描述的，因此可以使用至少部分优选地对应的仲裁装置。

附图说明

本发明的其它优点和细节从下面描述的实施例中以及根据附图得到。附图中：

图1示出了根据本发明的通信装置的原理示意图，

图2示出了使用的数据结构的划分，以及

图3示出了磁共振装置的通信结构。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的通信装置1的实施例的原理示意图，通信装置1用于在属于作为医学成像装置的磁共振装置的部件的两个计算装置2之间进行通信。通信装置1对于计算装置2中的每一个具有通信接口组件3，其中，通信接口组件3通过通信线路4连接，通信线路4在电气数据传输中可以构造为常见的电缆，但是在磁共振室内部优选构造为光学通信线路4，其具有全双工能力，因此对于每个通信方向具有玻璃纤维。

在这里示出的光学通信线路4的情况下，通信接口组件3首先具有光电耦合器5(光电转换器)。通信接口组件3的核心部件是分离和合并单元6，其对应地相应地与光电耦合器5连接。

分离和合并单元6首先用于将至少一个是面向分组的通信并且至少一个是等时通信的不同通信类型的通信信息，合并为可以通过单个通信线路4传输的、共同的、具有预先给定的固定大小的固定划分的数据结构，其中，总是以正好一个周期、例如200ns或者400ns为间隔来传输这些数据结构。通过传输层的对应的单元的数据输入端7向分离和合并单元6提供通信信息，同时分离和合并单元6与数据链路层(Sicherungsschicht(安全层))相关联。因为在此作为通信类型要通过这里描述的共同的通信接口提供对应于等时直接通道连接的等时通信、流式通信和随机访问通信(random access communication)，因此通信接口组件3具有通过对应的数据输入端7提供等时通信信息的等时通信单元8以及分别用于流式通信和随机访问通信的两个分组通信单元9,10。这些单元最终也由计算装置2处理；分离和合并单元6最终对于计算装置2中的应用是“不可见”的。借助分组通信单元9,10，可以实现不同的具体的面向分组的通信协议，例如TCP/IP、CAN/CANopen、专有协议等。

因此，在接收情况下，分离和合并单元6还用于从接收到的数据结构中再次分离对应的通信信息并且通过对应的数据输出端11向等时通信单元8和分组通信单元9,10提供。一对数据输入端7和数据输出端11形成用于对应的与通信位置相关联的通信信息的内部接口。

因为在图1中示出的通信装置1的实施例要在磁共振装置的磁共振室中使用，因此应当注意在通信接口组件3中对于所使用的电信号也尽可能没有干扰。因此，设置主时钟12作为唯一的时钟发生器，其以2.5MHz的基频运行。在通信接口组件3内部仅允许该2.5MHz的基频的整数倍，其中，当相应地要使用自己的时钟或自己的频率时，与不同的通信类型相关联的通信单元8至10完全可以具有这里未详细示出的自己的时钟发生器。然而，这些时钟发生器在此使用主时钟12的信号。

分离和合并单元6也可以分析是否可能由于通信信息或形成的数据结构中的重复模式而形成其它频率，其中，其可以包括加扰装置，加扰装置在有疑问的情况下负责去除这些干扰频率或者在接收侧进行对应的均衡。

分离和合并单元6还具有前向纠错装置13，其针对前向纠错对所有通信信息进行处理。此外，在通过相应的通信装置1连接的多个计算装置2串联地依次连接的菊花式链接的情况下，可以设置仲裁装置14，下面还要对其进行更详细的讨论。

通信接口组件3例如可以作为插入卡或者至少可以在共同的电路板上实现。特别优选至少部分通信接口组件3作为FPGA或者FPGA的一部分来实现，这特别是适用于分离和合并单元6以及等时通信单元8和分组通信单元9,10。特别是可以想到一种设计方案，其中在单个FPGA内实现单元6、8至10，该FPGA还至少实现计算装置2的一部分功能，因此提供其计算能力的一部分。尤其是对于等时通信信息，这是很大的优点，因为可以在没有太大的时间延迟的情况下直接对等时通信信息进行进一步处理。

通信装置1被构造为用于执行根据本发明的方法。具体地也就是说，将分组信息单元9,10和等时通信单元8获得的、对应的通信类型的通信信息与前向纠错信息和报头一起合成到数据结构中，其中，通过通信线路4周期性地传输数据结构，其中，对应的数据结构的分离以及前向纠错在进行接收的分离和合并单元6内进行。在此使用主-从架构，其中，分离和合并单元6中的一个作为主设备起作用，其余作为从设备起作用。在此，面向分组的通信类型在主设备侧发起。

在图2中示意性地示出了具有预先给定的大小的数据结构15的可能的划分。还通过虚线示出了在经过周期16之后发出的数据结构。

数据结构15包括用于通信信息的固定的部分17、18和19，其中，部分17设置为用于随机访问通信的通信信息，部分18设置为用于流式通信的通信信息，并且部分19设置为用于等时通信的通信信息。如所描述的，部分17至19被报头20和用于前向纠错信息的前向纠错部分21包围。部分17、18、19和前向纠错部分21在物理层面上形成有用数据22(有效载荷)。

在一个具体的设计方案中，数据结构15(帧)可以由25个时隙(Nr0至Nr24)组成，每个时隙4个字节。可以对第一个时隙(Nr0)分配报头，对接下来的3个时隙分配部分17，对之后的3个时隙分配部分18，并且对接下来的16个时隙分配部分19。可以为前向纠错部分21中的前向纠错信息保留最后两个时隙。当然也可以想到其它帧长度和/或整个带宽的其它划分。

通信装置1在此可以实现2.5GHz/s、5GHz/s或者10GHz/s(或者除此之外进一步更高的数据速率)的物理数据传输速率，其中，对应的周期为400ns、200ns或100ns。也可以想到通信装置1以可配置的方式提供多个数据传输速度的设计方案，其中，在协商通信连接时，可以确定所需要的对应的数据传输速率。

在数据结构15的串行数据传输中，确保报头20总是以周期16为间隔出现，这因此也适用于对应的其它部分17、18、19和前向纠错部分21的周期的对应的时间窗。

总而言之，因此可以说，在物理层面提供可以称为点对点串行通信协议的通信协议，其通过时分复用基于前向纠错可靠地传输三种不同的通信类型的通信信息。

此外，图2还示出了这里描述的设计方案的特点。保留随机访问通信的部分17的一个子部分23、例如时隙，用于实现从设备可以用来向主设备发送中断的中断功能。

在这一点上还应当注意，对于通过这里未详细示出的可寻址的寄存器或存储区域的随机访问，可以设置为，在第二次访问可以开始之前，必须首先结束访问。然而，也可以想到可以进行“拆分业务(Split Transactions)”的设计方案。此外，这里描述的通过协商过程产生的通信连接是全双工双向的，从而两侧可以同时进行发送和接收。

图3示意性地示出了作为根据本发明的医学成像装置的磁共振装置24的通信结构。在此，如原则上已知的，包括实际进行成像的部件的主磁体单元26布置在磁共振室25中。此外，存在机房27，其中设置作为控制计算机的控制装置28。该中央控制装置28对磁共振装置24的运行进行控制，并且在此直接或间接地与磁共振装置24或其计算装置2的其它部件通信。在此，作为机房27中的其它部件，这里示出了外围单元29和梯度单元30。除了外围子单元31之外，发送单元32和接收单元33也处于磁共振室25中。在作为第一计算装置或包括第一计算装置的中央控制计算机28与作为第二计算装置的部件外围单元29、梯度单元30、发送单元32和接收单元33的计算装置之间，与在外围单元29的计算装置和作为第三计算装置的外围子单元31的计算装置之间一样，分别设置通信装置1。在第二计算装置之间设置另外的通信装置1，其中，这里也可以存在封闭的通信环。

很明显，在图3中示出的通信结构中，至少部分地使用菊花式链接，从而至少在外围单元29中，但是也当例如接收单元33由数字接收单元和模拟接收单元构成时，相应地连接在其之间的计算装置包括具有仲裁装置14的通信接口组件3。其确定通信信息的通信目标，并且在通信目标与自己的计算装置不对应的情况下转发通信信息。

此外，应当注意，除了磁共振数据本身之外，也可以在外围单元29,31中，例如在接收患者的生理测量值等时，适宜地进行等时通信。

因此，这里描述的通信装置、因此通信接口使得能够通过单个通信线路4统一地同时进行面向分组的通信和面向通道的通信。特别是，可以在整个磁共振装置24中使用相同的通信接口或通信装置1，这使复杂度、开发开销等降低。

虽然通过优选实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，本领域技术人员可以从中得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于通过单个通信线路(4)在医学成像装置的至少两个计算装置(2)之间进行通信的方法，

其中，将分别通过自己的数据输入端(7)获得的与不同的通信类型相关联的通信信息，合并为要通过所述通信线路(4)传输的具有定义的大小的数据结构(15)，其中，周期性地以周期(16)为间隔通过所述通信线路(4)传输所述数据结构(15)，并且从通过所述通信线路(4)接收到的数据结构(15)中提取不同的通信类型的通信信息并输出到对相应的通信类型分配的数据输出端(11)，其中，通信类型包括面向分组的第一通信类型和与等时直接通道通信对应的第二等时通信类型，

其中，所述医学成像装置具有中央控制装置(28)作为第一计算装置(2)，至少一个梯度单元(30)、至少一个发送单元(32)、至少一个接收单元(33)和至少一个外围单元(29)的计算装置(2)作为第二计算装置(2)，以及至少一个外围子单元(31)的计算装置(2)作为第三计算装置(2)，其中，所述第一计算装置(2)作为主设备相应地通过至少一个通信装置(1)中的一个与作为从设备的所述第二计算装置(2)连接，并且其中，所述外围单元作为主设备相应地通过至少一个通信装置(1)中的一个与是作为从设备的所述第三计算装置(2)连接，

其特征在于，

使用所述数据结构(15)的至少一个预先确定的子部分(23)来传输自从设备到主设备的中断。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用用于请求所述计算装置(2)中的至少一个的至少一个存储寄存器的随机访问通信和/或流式通信，作为第一通信类型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述随机访问通信中进行多个请求的并行处理。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用光学通信线路作为所述通信线路(4)，其中，在两侧通过光电耦合器(5)转换所述数据结构(15)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，进行前向纠错，其中，产生与所有通信类型的所有通信信息相关的前向纠错信息并且插入所述数据结构(15)的前向纠错部分(21)中，其中，在接收每一个数据结构(15)时对所述前向纠错信息进行分析。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在通过布置在中间的计算装置(2)在两个计算装置(2)之间进行通信时，对通信目标分配由所述布置在中间的计算装置接收到的数据结构(15)和/或通信信息，并且在通信目标与自己的计算装置(2)不对应的情况下向通信目标转发。

7.一种医学成像装置，具有多个计算装置(2)以及至少一个通信装置(1)，所述通信装置用于在医学成像装置的至少两个计算装置(2)之间进行通信，具有：

-一个通信线路(4)，以及

-对于每个计算装置(2)相应的通信接口组件(3)，其与所述通信线路(4)连接，

其中，所述通信接口组件(3)分别具有分离和合并单元(6)，所述分离和合并单元用于将分别通过自己的数据输入端(7)获得的与不同的通信类型相关联的通信信息，合并为要通过所述通信线路(4)传输的具有定义的大小的数据结构(15)，以及用于周期性地以周期(16)为间隔通过所述通信线路(4)传输所述数据结构(15)，以及用于从通过所述通信线路(4)接收到的、相应的其它通信接口组件(3)的数据结构(15)中提取不同的通信类型的通信信息，以及用于转发到对相应的通信类型分配的数据输出端(11)，其中，分组通信单元(9,10)连接到对面向分组的第一通信类型分配的数据输入-数据输出对，所述分组通信单元用于提供并接受所述第一通信类型的通信信息，并且作为通信信息提供并接受等时数据的等时通信单元(8)连接到对与等时直接通道通信对应的第二通信类型分配的数据输入-数据输出对，

其中，所述医学成像装置具有中央控制装置(28)作为第一计算装置(2)，至少一个梯度单元(30)、至少一个发送单元(32)、至少一个接收单元(33)和至少一个外围单元(29)的计算装置(2)作为第二计算装置(2)，以及至少一个外围子单元(31)的计算装置(2)作为第三计算装置(2)，其中，所述第一计算装置(2)作为主设备相应地通过至少一个通信装置(1)中的一个与作为从设备的所述第二计算装置(2)连接，并且其中，所述外围单元作为主设备相应地通过至少一个通信装置(1)中的一个与是作为从设备的所述第三计算装置(2)连接，

其特征在于，

所述从设备被设计为，使用所述数据结构(15)的至少一个预先确定的子部分(23)来传输自从设备到主设备的中断。

8.根据权利要求7所述的医学成像装置，其特征在于，所述通信接口组件(3)作为ASIC和/或FPGA和/或作为FPGA的一部分来实现。

9.根据权利要求8所述的医学成像装置，其特征在于，所述通信接口组件(3)通过提供所述计算装置(2)的至少一部分计算能力的特定于计算装置的FPGA来实现。

10.根据权利要求8或9所述的医学成像装置，其特征在于，所述通信装置被构造为用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

11.根据权利要求7所述的医学成像装置，其特征在于，所述通信接口组件(3)要使用的时钟发生器使用2.5MHz的主时钟(12)的基频。

12.根据权利要求7所述的医学成像装置，其特征在于，所述第二计算装置(2)至少部分通过至少一个通信装置(1)中的至少一个彼此连接。

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