CN113704159A - 一种ct探测器ad阵列同步采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CT探测器AD阵列同步采集方法，包括SCK主时钟，所述SCK主时钟向外输出信号驱动AD阵列，所述SCK主时钟通过片内的PLL产生同频但不同相位的若干时钟，各通道用各自锁定的时钟对输入信号进行采集，将采集的数据进行时钟域穿越，统一到SCK主时钟域下进行后续处理。本发明能够自动找到每根输入数据线的采样窗口，降低基本制造和布局布线的限制，从而使得一片FPGA能驱动更多AD，不仅能降低成本，同时可以减少FPGA之间两两交互的信息，提高系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及断层扫描医疗器械技术领域，更具体涉及一种CT探测器AD阵列同步采集方法。
背景技术
在适用于CT探测器的AD芯片中，有一类AD芯片的数据读出接口是SPI接口。一个SPI接口通常有4根信号线。在一个探测器中需要几百片同样的AD 组成整列。这些AD都需要FPGA对其进行控制和采集数据，如何用尽量少的 FPGA 控制更多的AD，不仅能降低成本，同时可以减少FPGA之间两两交互的信息，提高系统的稳定性。现有技术中有两种FPGA与AD阵列间硬件连接以处理该问题的方式，一种如图1中所示，每个AD芯片的管脚与FPGA的管脚一一对应，这样的好处是每个芯片的 SCK 和SDO 都是对应的，FPGA进行数据采集方便。例如FPGA产生的SCK1在上升沿处驱动AD#1 打出数据，FPGA用SCK1的下降沿进行采集即可，但此方案占用的FPGA管脚数较多，限制了一片FPGA驱动更多AD的能力。
另一种如图2的连接方式与图1相比，消耗的FPGA的管脚数大大降低，但由于FPGA.SCK 至AD#1.SCK 和至AD#n.SCK 的路径长短不一致（CS_N，SDI 信号同理），AD#1.SDO至FPGA. SDO1 和AD#n.SDO至 FPGA. SDOn 的路径长短不一致，这导致了所有的 FPGA 输入管脚SDO1，SDO2…SDOn对于同一个FPGA输出管脚SCK的延迟是不一致的，此时用同一个SCK对所有的输入数据进行采样可能会找不到合适的采样窗口，如图3所示。为了解决此问题现有的方法是，在电路板布线时要求上述所有连线等长，但这在实际操作中受限于电路板的空间布局布线上存在较大难度，从而限制了一片FPGA驱动更多AD的能力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种CT探测器AD阵列同步采集方法，能够自动找到每根输入数据线的采样窗口，降低基本制造和布局布线的限制，从而使得一片FPGA能驱动更多AD，不仅能降低成本，同时可以减少FPGA之间两两交互的信息，提高系统的稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种CT探测器AD阵列同步采集方法，包括SCK主时钟，所述SCK主时钟向外输出信号驱动AD阵列，所述SCK主时钟通过片内的PLL 产生同频但不同相位的若干时钟，具体工作流程包括如下步骤，
（1）同步状态机启动，控制训练命令生成器利用 CS_N，SDI 向AD 阵列发送一条能够返回固定值的命令；
（2）此时各数据通道开始用SCK主时钟的 0°相位时钟开始采集数据，在规定时间内，收到返回信号的通道将采样时钟锁定在SCK主时钟的0°相位时钟；
（3）重复步骤（1）动作；
（4）此时在步骤（2）中未锁定采样时钟各数据通道开始用SCK主时钟的下一个相位时钟开始采集数据，在规定时间内，收到返回信号的通道将采样时钟锁定在SCK主时钟的对应的相位时钟；
（5）重复步骤（3）和（4）的动作，每次用不同相位的时钟对未多定采样时钟的通道进行采样，直至所用的数据通道的采样时钟全部锁定；
（6）待采样时钟全部锁定后，通知同步状态机，将停止训练命令生成器转而启动工作命令生成器，发送相应的AD 控制命令，控制器开始模数转换工作向外发出数据；
（7）各通道用各自锁定的时钟对输入信号进行采集，将采集的数据进行时钟域穿越，统一到SCK 主时钟域下进行后续处理。
进一步，所述SCK主时钟设置有八个以22.5°等间隔的相位时钟。
进一步，所述步骤（2）和步骤（4）中规定的时间设置为10us。
进一步，所述步骤（1）中能够返回固定值的命令包括读取版本号或者读取厂商信息，读取厂商信息的命令，此时每个芯片返回的都应是 0x 4D696E666F756E64（“Minfound”ASCII 码）。
综上所述，本发明发明数据采集方法能够自动找到每根输入数据线的采样窗口，降低基本制造和布局布线的限制，从而使得一片FPGA能驱动更多AD，不仅能降低成本，同时可以减少FPGA之间两两交互的信息，提高系统的稳定性。
附图说明
图1、图2和图3为背景技术中FPGA与AD阵列间硬件连接处理方式；
图4为本发明实施例处理方式示意图；
图5为本发明实施例中部分输入管脚锁定对应的相位角时钟示意图。
具体实施方式
参照图1至图5对本发明一种CT探测器AD阵列同步采集方法的具体实施方式作进一步的说明。
一种CT探测器AD阵列同步采集方法，包括SCK主时钟，所述SCK主时钟向外输出信号驱动AD阵列，所述SCK主时钟通过片内的PLL 产生同频但不同相位的若干时钟，本实施例中产生了以 22.5°等间隔的8个相位的时钟，在不同的具体产品中可根据实际情况通过片内PLL的级联产生密度更高的不同相位的时钟，同步状态机具体工作流程如下：
（1）同步状态机启动，控制训练命令生成器利用CS_N，SDI向AD阵列发送一条能够返回固定值的命令，例如读取版本号，读取厂商信息等，本例中采取的是读取厂商信息的命令，此时每个芯片返回的都应是 0x 4D696E666F756E64（“Minfound” ASCII 码）；
（2）此时各数据通道（SDO1至SDOn）开始用SCK主时钟的 0°相位时钟开始采集数据，在规定时间内，收到返回信号0x 4D696E666F756E64的通道将采样时钟锁定在SCK主时钟的0°相位时钟；
（3）重复步骤（1）动作；
（4）此时在步骤（2）中未锁定采样时钟各数据通道开始用SCK主时钟的下一个相位时钟（SCK的22.5°）开始采集数据，在规定时间内（本实施例采用 10us），收到返回信号0x4D696E666F756E64的通道将采样时钟锁定在SCK主时钟的对应的（SCK的 22.5°）相位时钟；
（5）重复步骤（3）和（4）的动作，每次用不同相位的时钟对未多定采样时钟的通道进行采样，直至所用的数据通道的采样时钟全部锁定；
（6）待采样时钟全部锁定后，通知同步状态机，将停止训练命令生成器转而启动工作命令生成器，发送相应的AD 控制命令，控制器开始模数转换工作向外发出数据；
（7）各通道用各自锁定的时钟对输入信号进行采集，将采集的数据进行时钟域穿越，统一到SCK 主时钟域下进行后续处理。
如图5中SDO1，SDO2，SDO3中采样时钟锁定在 0°SCK，SDOn 锁定在 45°SCK。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种CT探测器AD阵列同步采集方法，其特征在于：包括SCK主时钟，所述SCK主时钟向外输出信号驱动AD阵列，所述SCK主时钟通过片内的PLL 产生同频但不同相位的若干时钟，具体工作流程包括如下步骤，
（1）同步状态机启动，控制训练命令生成器利用 CS_N，SDI 向AD 阵列发送一条能够返回固定值的命令；
（2）此时各数据通道开始用SCK主时钟的 0°相位时钟开始采集数据，在规定时间内，收到返回信号的通道将采样时钟锁定在SCK主时钟的0°相位时钟；
（3）重复步骤（1）动作；
（4）此时在步骤（2）中未锁定采样时钟各数据通道开始用SCK主时钟的下一个相位时钟开始采集数据，在规定时间内，收到返回信号的通道将采样时钟锁定在SCK主时钟的对应的相位时钟；
（5）重复步骤（3）和（4）的动作，每次用不同相位的时钟对未多定采样时钟的通道进行采样，直至所用的数据通道的采样时钟全部锁定；
（6）待采样时钟全部锁定后，通知同步状态机，将停止训练命令生成器转而启动工作命令生成器，发送相应的AD 控制命令，控制器开始模数转换工作向外发出数据；
（7）各通道用各自锁定的时钟对输入信号进行采集，将采集的数据进行时钟域穿越，统一到SCK 主时钟域下进行后续处理。
2.根据权利要求1所述的CT探测器AD阵列同步采集方法，其特征在于：所述SCK主时钟设置有八个以22.5°等间隔的相位时钟。
3.根据权利要求1所述的CT探测器AD阵列同步采集方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（4）中规定的时间设置为10us。
4.根据权利要求1所述的CT探测器AD阵列同步采集方法，其特征在于：所述步骤（1）中能够返回固定值的命令包括读取版本号或者读取厂商信息。
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