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DE102005051353A1 - Ultraschallstrahlformer mit einem paketierten Protokoll für seriellen Hochgeschwindigkeitssteuerbus - Google Patents

Ultraschallstrahlformer mit einem paketierten Protokoll für seriellen Hochgeschwindigkeitssteuerbus

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Publication number
DE102005051353A1
DE102005051353A1 DE200510051353 DE102005051353A DE102005051353A1 DE 102005051353 A1 DE102005051353 A1 DE 102005051353A1 DE 200510051353 DE200510051353 DE 200510051353 DE 102005051353 A DE102005051353 A DE 102005051353A DE 102005051353 A1 DE102005051353 A1 DE 102005051353A1
Authority
DE
Grant status
Application
Patent type
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510051353
Other languages
English (en)
Inventor
Snehal Chandrakant Milwaukee Shah
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network-specific arrangements or communication protocols supporting networked applications
    • H04L67/12Network-specific arrangements or communication protocols supporting networked applications adapted for proprietary or special purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in a car or remote metering networks
    • H04L67/125Network-specific arrangements or communication protocols supporting networked applications adapted for proprietary or special purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in a car or remote metering networks involving the control of end-device applications over a network

Abstract

Ein Protokoll (300) ist geschaffen, das dazu dient, Steuerdaten zu formatieren (512), die zu einer Verarbeitungskomponente (30) eines Strahlformers in einem Ultraschallsystem (10) übertragen (514) werden. Die Verarbeitungskomponente (30) weist einen eindeutigen Feldnamen auf. Das Protokoll enthält ein Adressdatenpaket (302), das gemäß einem paketierten Protokoll (300) formatiert (512) ist, wobei das Adressdatenpaket (302) Steuerdaten enthält, die der Verarbeitungskomponente (30) zugeordnet sind, an die die Steuerdaten adressiert sind.

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • [0001]
    Die Erfindung betrifft ganz allgemein vielfältige Aspekte eines Strahlformers BF (BF = Beamformer) für ein Ultraschallsystem.
  • [0002]
    In herkömmlichen Ultraschallsystemen wurden vielfältige Strahlformer-(BF)-Konstruktionen vorgeschlagen, um an den Signalen, die mit Transducerelementen einer Ultraschallsonde gesendet und von diesen empfangen werden, die Funktionen der Strahlformung auszuführen. Der Strahlformer führt an einer Matrix von Eingangssignalen, die von einer Anzahl der in der Sonde befindlichen Transducerelemente her aufgenommen wurden, eine Signalverarbeitung durch. Die Transducerelemente strahlen (feuern) Ultraschallpulse ab, um einen interessierenden Bereich zu scannen, und erzeugen Eingangssignale, wenn die Transducerelemente Ultraschallechos aufnehmen, die in Reaktion auf den Ultraschallscan aus dem interessierenden Bereich zurückkehren. Herkömmliche Strahlformer führen wenigstens Teilsätze der Matrix von Eingangssignalen zusammen, um ein oder mehrere BF-Empfangsstrahlen zu bilden. Das von jedem Transducer her aufgenommene Eingangssignal wird als ein Transducerkanal bezeichnet, und es mehrere Transducerkanäle werden kombiniert, um einen Empfangsstrahl oder eine Empfangszeile zu bilden. Herkömmliche Sonden verfügen gegebenenfalls über 64 oder 128 oder 256 Transducerkanäle. Der Strahlformer enthält Komponenten, die die durch jedes Transducerelement durchgeführten Sende- und Empfangsvorgänge steuern. Der Strahlformer verwendet vorbestimmte Sätze von Verzögerungen, um jeden Sende- und Empfangsstrahl zu formen.
  • [0003]
    Die Strahlformerkomponenten sind dazu eingerichtet, auf denselben Satz von Eingangskanälen oder Eingangssignalen einen unterschiedlichen Satz von Verzögerungen anzuwenden, um mehrere Empfangsstrahlen zu erhalten oder zu formen. Die mehreren Empfangsstrahlen sind den Ultraschallechos zugeordnet, die für einen vorgegebenen Ultraschallpuls von Brennpunkten ausgehen, die sich entlang mehrerer Abtastzeilen befinden. Die von mehreren Transducerelementen aufgenommenen Signale können simultan zu mehreren Empfangsstrahlen verarbeitet werden. Die Sammlung und Verarbeitung von Echodaten entlang mehrerer Abtastzeilen gleichzeitig innerhalb einer Person wird als Multizeilen-Akquisition (MLA) bezeichnet. Bisher sind beschränkte Fähigkeiten für eine Datenkommunikation zwischen der innerhalb des Strahlformers verteilten Verarbeitung und der zentralen Steuerung des Strahlformers vorhanden. Existierende Systeme weisen Beschränkungen hinsichtlich der Menge und des Typs der durch die Elektronik innerhalb des Strahlformers verarbeitbaren Steuerdaten auf.
  • [0004]
    Es besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Datenkommunikations- und Steuerungsbindeglied zwischen der in dem Strahlformer verteilten Verarbeitung individueller Kanäle und dem Strahlformercontroller.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • [0005]
    Es ist ein Verfahren zum Übertragen von Steuerdaten in einem Ultraschallsystem geschaffen. Das Verfahren stellt eindeutige Feldnamen für die Verarbeitungskomponenten in einem Strahlformer eines Ultraschallsystems bereit. Das Verfahren formatiert Steuerdaten zu wenigstens einem Paket, das auf einem paketierten Protokoll basiert, wobei die auf Strahlformungsarbeitsschritte bezogenen Steuerdaten durch die Verarbeitungskomponenten durchgeführt werden. Das Verfahren überträgt die Steuerdaten zu den Verarbeitungskomponenten.
  • [0006]
    Das Verfahren ermöglicht die Übertragung von Steuerdaten mit einer Rate von mindestens 400 Mbit/s (Megabit pro Sekunde). Die Übertragung von Steuerdaten wird zwischen mehreren Verarbeitungskomponenten ermöglicht, die durch einen Komponentenverbindungsbus auf mindestens zwei gesonderten Schaltkreisplatinen untereinander verbunden sind.
  • [0007]
    Die bereitgestellte Formatierung beinhaltet die Formatierung der Steuerdaten in eindeutige Adress- und Datenpaketformate. Die Formatierung beinhaltet das Formatieren eines Geräteidentifikationskennzeichenfelds, das ein Identifikationskennzeichen enthält, das eine der Verarbeitungskomponenten eindeutig identifiziert, und das Formatieren eines Adressenfelds, das eine Adresse in einen Arbeitsspeicher enthält, der einer der Verarbeitungskomponenten zugeordnet ist, wobei die Adresse mit wenigstens einem Strahlformungsparameter korreliert ist.
  • [0008]
    Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt, wenigstens ein von den Verarbeitungskomponenten stammendes Paket zu übertragen, wobei das Paket ein Fehlerfeld und ein Bestätigungsfeld enthält. Das Fehlerfeld wird gesetzt, um eine fehlgeschlagene Transaktion durch eine zugeordnete der Verarbeitungskomponenten anzuzeigen. Das Bestätigungsfeld wird gesetzt, um einen Empfang durch eine zugeordnete der Verarbeitungskomponenten anzuzeigen.
  • [0009]
    Die Formatierung beinhaltet ferner das Formatieren eines Lese-/Schreibfelds, das einen Lese-/Schreibbefehl enthält, der eine zugeordnete der Verarbeitungskomponenten veranlasst, Daten aus/in einer/eine Adresse in einem/einen Arbeitsspeicher zu lesen/schreiben, der einer der Verarbeitungskomponenten zugeordnet ist. Jede Verarbeitungskomponente ermöglicht einen Sende- oder einen Empfangsstrahlformerbetrieb.
  • [0010]
    Das Protokoll zum Formatieren von Steuerdaten dient dazu, innerhalb eines Ultraschallsystems die formatierten Steuerdaten zu einer Verarbeitungskomponente eines Strahlformers zu übertragen. Die Verarbeitungskomponente weist einen eindeutigen Feldnamen auf. Das Protokoll stellt ein Adressdatenpaket bereit, das gemäß einem paketierten Protokoll formatiert ist, wobei das Adressdatenpaket Steuerdaten enthält, die der Verarbeitungskomponente zugeordnet sind, an die die Steuerdaten adressiert sind. Das Protokoll sieht ferner ein Datenpaket vor, das formatiert ist, um Steuerdaten zu enthalten, die Strahlformungsarbeitsschritte betreffen, die durch eine zugeordnete der Verarbeitungskomponenten durchgeführt werden. Das Adressdatenpaket ist dazu eingerichtet, um zwischen mehreren Verarbeitungskomponenten übertragen zu werden, die durch einen Komponentenverbindungsbus miteinander verbunden sind, und um zwischen mehreren Verarbeitungskomponenten übertragen zu werden, die auf mindestens zwei gesonderten Schaltkreisplatinen angeordnet sind.
  • [0011]
    Das Datenpaket ist dem Adressdatenpaket zugeordnet, das Adressdatenpaket identifiziert wenigstens eine Verarbeitungskomponente, an die die Steuerdaten adressiert sind. Das Datenpaket enthält wenigstens einen Teil der Steuerdaten.
  • [0012]
    Das Adressdatenpaket enthält mehrere Felder, beispielsweise ein Gerätefeld, das ein Identifikationskennzeichen aufweist, das eine der Verarbeitungskomponenten eindeutig identifiziert, und ein Adressenfeld, das eine Adresse für einen Speicherort in einem Arbeitsspeicher enthält, der mindestens einer der Verarbeitungskomponenten zugeordnet ist. Die Adresse ist mit einem Strahlformungsparameter korreliert. Ein Bestätigungsfeld ist dazu eingerichtet, durch eine zugeordnete Verarbeitungskomponente gesetzt zu werden, um den Empfang des Adressdatenpakets durch die zugehörige Verarbeitungskomponente anzuzeigen. Ein Lese-/Schreibfeld, das einen Lese-/Schreibbefehl enthält, ist dazu eingerichtet, eine zugeordnete der Verarbeitungskomponenten zu veranlassen, Daten aus/in einer/eine Adresse in einen/einem Arbeitsspeicher zu lesen/schreiben, der einer der Verarbeitungskomponenten zugeordnet ist.
  • [0013]
    Das Adressdatenpaket enthält Steuerdaten, die an eine Verarbeitungskomponente adressiert sind, die eingerichtet ist, Sende- und/oder Empfangsstrahlformungsschritte durchzuführen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • [0014]
    1 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Ultraschallsystems, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
  • [0015]
    2 zeigt ein Blockdiagramm einer Front-End-Einrichtung für ein Ultraschallsystem, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
  • [0016]
    3 zeigt ein Blockschaltbild eines Abschnitts der Front-End-Einrichtung nach 1.
  • [0017]
    4 zeigt ein Diagramm, das als Beispiel eines paketierten Protokolls für den Einsatz in einem seriellen Hochgeschwindigkeitssteuerbus (HSSCB = High Speed Serial Control Bus) eines Strahlformers dient, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • [0018]
    5 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens zum Formatieren und Übertragen von Steuerdaten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • [0019]
    1 veranschaulicht ein gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiertes Ultraschallsystem 10. Das System 10 enthält eine Sonde 11, die mit einem Sender 12 und einem Empfänger 14 verbunden ist. Die Sonde 11 strahlt Ultraschallpulse ab und empfängt von Strukturen innerhalb eines gescannten Ultraschallvolumens 13 ausgehende Echos. Ein Arbeitsspeicher 20 speichert von dem Empfänger 14 ausgegebene Ultraschalldaten, die von dem gescannten Ultraschallvolumen 13 abgeleitet sind. Das Volumen 13 kann durch vielfältige Techniken gewonnen werden (z.B. dreidimensionales Scannen, 3D-Scannen in Echtzeit, 2D-Scannen mit Transducern, die Positionierungssensoren aufweisen, Freihandscannen unter Verwendung eines Volumenelementkorrelationsverfahrens, 1,25D-, 1,5D-, 1,75D-, 2D-oder Matrix-Array-Transducern und dergleichen).
  • [0020]
    Die Sonde 11 wird im Falle der Verwendung eines 2D-Arrays während des Scannens eines interessierenden Bereichs (ROI) beispielsweise entlang eines geraden oder gekrümmten Pfades bewegt oder elektronisch gesteuert. An jeder Geraden- oder Kurvenposition akquiriert die Sonde 11 Scanebenen 15. Die Scanebenen 15 werden in dem Arbeitsspeicher 20 gespeichert und anschließend an einen Volumenscanwandler 24 übermittelt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Sonde 11 Zeilen anstelle von Scanebenen 15 akquirieren, und der Arbeitsspeicher 20 kann die durch die Sonde 11 erhaltenen individuellen Zeilen oder Teilsätze von diesen anstelle der Scanebenen 15 speichern. Der Arbeitsspeicher 20 kann anstelle der Scanebenen 15 Zeilen speichern, die durch die Sonde 11 gewonnenen wurden. Der Volumenscanwandler 24 erzeugt anhand des US-Datenspeichers 20 Datenschichtbilder. Die Datenschichtbilder werden in einem Schichtbildspeicher 26 gespeichert und es wird auf diese durch einen Volumenrenderingprozessor 32 zugegriffen. Der Volumenrenderingprozessor 32 führt an den Datenschichtbildern ein Volumenrendering durch. Das Ausgangssignal des Volumenrenderingprozessors 32 wird an den Prozessor 30 und ein Display 28 übermittelt.
  • [0021]
    2 zeigt ein Blockschaltbild einer maßstäblich erweiterbaren Ultraschallsystem-Front-End-Einrichtung 34, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Ultraschallsystem-Front-End-Einrichtung 34 enthält ein Transducerarray 37 mit Transducerelementen 38, eine Transducerschnittstellenplatine 35, Vorverstärkerplatinen 39 und eine Empfängerplatinengruppe 40. Die Empfängerplatinen sind jeweils als Empfängerplatine 42, Empfängerplatine 44, Empfängerplatine 46 und Empfängerplatine 48 identifiziert. Die Ultraschallsystem-Front-End-Einrichtung 34 enthält ferner eine Senderplatinengruppe 100, eine Hochfrequenzschnittstellen-(RFI = Radio Frequency Interface)-Platine 110 und eine Doppler-Platine 120. Die Empfängerplatinengruppe 40, die Senderplatinengruppe 100 und die RFI-Platine 110 bilden den Strahlformer BF (Beamformer).
  • [0022]
    Sämtliche der als Empfängerplatine 42, Empfängerplatine 44, Empfängerplatine 46 und Empfängerplatine 48 in 2 gezeigten Empfängerplatinen in der Empfängerplatinengruppe 40 weisen eine ähnliche maßstäblich erweiterbare Architektur auf, und es ist daher lediglich eine der Empfängerplatinen im Einzelnen erläutert, beispielsweise die Empfängerplatine 48. Die Empfängerplatine 48 enthält mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungs- (ASIC)-Komponentengruppen, nämlich eine ASIC-Gruppe 50, eine ASIC-Gruppe 51, eine ASIC-Gruppe 52 und eine ASIC-Gruppe 53. Sämtliche ASIC-Komponentengruppen weisen eine ähnliche Architektur auf, und es genügt daher, lediglich eine der ASIC-Gruppen im Einzelnen zu erläutern, beispielsweise die ASIC-Gruppe 50. Die ASIC-Gruppe 50 enthält eine A/D-Konverter-Gruppe 54 und eine ASIC 61, wobei die A/D-Konverter-Gruppe 54 an die ASIC 61 Eingangssignale 64 ausgibt. Die ASIC 61 weist das Merkmal einer Repeaterfunktion auf, die es der ASIC 61 ermöglicht, die Eingangssignale 64 der A/D-Konverter-Gruppe 54 an eine weitere ASIC auszugeben, die auf einer (in 2 nicht gezeigten) Empfängerplatine angeordnet ist.
  • [0023]
    Der Daten- und Verarbeitungsfluss in 2 wird im Folgenden beschrieben. Die RFI-Platine 110 nimmt von einem (in 2 nicht gezeigten) Steuerprozessor Steuerbefehle entgegen, die die Bildung eines in einen interessierenden Bereich abzustrahlenden Ultraschallpulses betreffen. Die RFI-Platine 110 erzeugt anhand der empfangenen Steuerbefehle Sendeparameter, die einen Sendestrahl bestimmen, der eine vorgegebene Gestalt aufweist und von einem oder mehreren vorgegebenen Punkten an der Oberfläche des Transducerarrays 37 ausgeht. Die Sendeparameter werden über einen Anschluss 160 von der RFI-Platine 110 zu der Senderplatinengruppe 100 übermittelt. Die Senderplatinengruppe 100 erzeugt anhand der empfangenen Sendeparameter Sendesignale. Die Sendesignale werden auf gewisse Pegel gesetzt und in Bezug zueinander phasengesteuert, um die Sendesignale in ein oder mehrere Sendepulse oder Pulsabgaben zu lenken und zu fokussieren.
  • [0024]
    Die Senderplatinengruppe 100 übermittelt die Sendesignale über einen Anschluss 180 durch die Transducerschnittstellenplatine 35, um mehrere Transducerelemente 38 in einem Transducerarray 37 zu treiben. Der Anschluss 180 weist eine Anzahl von individuellen Kanälen oder Anschlussleitungen auf, die mit der Anzahl der Transducerelemente 38 übereinstimmen kann. Die Sendesignale regen die Transducerelemente 38 an, Ultraschallpulse auszustrahlen. Die Ultraschallpulse sind phasengesteuert, um entlang einer gewünschten Abtastzeile einen fokussierten Strahl zu bilden.
  • [0025]
    Ultraschallechos, die von Gewebe- und Blutsubstanzen innerhalb der gescannten Struktur rückgestreute Ultraschallwellen sind, erreichen die Transducerelemente 38 abhängig von deren Entfernungen in dem Gewebe, von dem sie zurückkehren, und dem Winkel, unter dem sie auf die Fläche des Transducerarrays 37 auftreffen, zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Das Transducerarray 37 ist ein Zweiwege- Transducer, der die rückgestreuten energetischen Wellen (Ultraschallechos) in empfangene Signale umwandelt.
  • [0026]
    Die empfangenen Signale werden auf gesonderten Kanälen von dem Transducerarray 37 über einen Anschluss 36 zu der Transducerschnittstellenplatine 35 übertragen, die die empfangenen Signale über einen Anschluss 130 zu den Vorverstärkerplatinen 39 verzweigt. Die Vorverstärkerplatinen 39 führen eine auch als eine überstrichene Verstärkungsgrad bekannte Zeitverstärkungsgradkompensation (TGC) durch, um die Amplitude von aus anwachsenden Tiefen im Körper empfangenen Signalen zu vergrößern, um die progressive Schwächung der aus größerer Tiefe stammenden Echos zu kompensieren. Die von den Vorverstärkerplatinen 39 stammenden amplifizierten empfangenen Signale werden über einen Anschluss 140 an die Empfängerplatinengruppe 40 übergeben. In dem veranschaulichten Beispiel weisen die Anschlüsse 36, 130 und 140 jeweils 256 Kanäle auf, und die Kanäle in dem Anschluss 140 sind in vier Gruppen mit jeweils 64 Kanälen unterteilt. Jede der Empfängerplatinen in der Empfängerplatinengruppe 40, beispielsweise die Empfängerplatine 48, empfängt eine Gruppe von 64 Kanälen von der Vorverstärkerplatinen 39.
  • [0027]
    Die Empfängerplatine 48 empfängt 64 Kanäle, die in vier Gruppen mit jeweils 16 Kanälen unterteilt sind, wobei jede Gruppe Eingangssignale an eine ASIC-Gruppe ausgibt, beispielsweise an die ASIC-Gruppe 50, ASIC-Gruppe 51, ASIC-Gruppe 52 und ASIC-Gruppe 53. Jeder Kanal ist als ein Niederspannungsdifferentialpaar ausgebildet, das an ein entsprechendes Filter und an einen A/D-Konverter, beispielsweise an das Filter 59 und an den A/D-Konverter 60, angeschlossen ist. Jedes Filter 59 filtert das entsprechende Signal, und jeder A/D-Konverter 60 wandelt das gefilterte Signal in ein digitales Signal um. Unter der Steuerung von Steuerbefehlen, die von dem Steuerprozessor her über die RFI-Platine 110 (wobei Steuerprozessor und Steuersignalleitungen des Steuerprozessor in 2 nicht gezeigt sind) entgegengenommen sind, werden die gefilterten, digitalisierten Eingangssignale (beispielsweise Eingangssignale 64) durch eine ASIC (beispielsweise die ASIC 61) verarbeitet. Die Verarbeitung kann die Durchführung einer Zeitverzögerung und, möglicherweise mittels herkömmlicher Summierung von Strahldaten (beispielsweise der Strahldaten von Bus 66), ein Summieren von verarbeiteten empfangenen Signalen beinhalten, um anhand der von einem vorgegebenen Punkt im Körper des Patienten reflektierten Echos einen Empfangsstrahl zu konstruieren. Die von einer ASIC stammenden Strahldaten werden zu einer nächsten Instanz weiter übermittelt, beispielsweise von der ASIC 61 zu der auf derselben Empfängerplatine 48 angeordneten nächsten ASIC 63, oder von einer ASIC zu einer auf der nächsten Empfängerplatine in der Empfängerplatinengruppe 40 in 2 angeordneten ASIC.
  • [0028]
    2 zeigt vier Empfängerplatinen, 42, 44, 46 und 48, die untereinander verschaltet sind, so dass Strahldaten seriell von der Empfängerplatine 42 aus über die Empfängerplatine 44 zu der Empfängerplatine 46 und zu der Empfängerplatine 48 fließen. 2 zeigt, das die Empfängerplatine 48 ASICs 61, 63, 65, 67 aufweist, die z.B. in Form einer Spalte in Reihe verbunden sind. Jede ASIC 61, 63, 65 und 67 empfängt 16 digitalisierte Empfangseingangssignale, beispielsweise Eingangssignale 64 von 4 A/D-Konvertern, beispielsweise aus der A/D-Konverter-Gruppe 54. Die empfangenen Signale werden bei der ASIC 61 verarbeitet und miteinander aufsummiert, und möglicherweise außerdem mit Strahldaten aufsummiert, die von einer vorausgehenden Empfängerplatine 46 an den Bus 66 ausgegeben sind. Die sich ergebenden Strahldaten werden an einen Bus 68 ausgegeben. Der Bus 68 übermittelt die im Vorliegenden verkürzt als Daten bezeichneten Strahldaten an die ASIC 63. Die durch die ASIC 63 auf dem Bus 68 empfangenen Strahldaten können abhängig von der Quelle der Strahldaten einfach ohne weitere Verarbeitung an einen Bus 70 übergeben werden. Jede der ASICs 61, 63, 65 und 67 analysiert an den Bussen 66, 68, 70 bzw. 72 angelegte ankommende Strahldaten, um Quellen identifizierende Daten zu ermitteln. Abhängig von der Quelle der Strahldaten werden die durch die ASIC 63 auf dem Bus 68 empfangenen Strahldaten durch ASIC 63 in Verbindung mit empfangenen Signalen, die von der A/D-Konverter-Gruppe 55 unmittelbar an die ASIC 63 ausgegeben sind, weiterverarbeitet. Die ASIC 63 übergibt die sich ergebenden Daten anschließend an den Bus 70, wo sie an die ASIC 65 weitergeleitet werden. Die ASIC 65 wird die auf dem Bus 70 ankommenden Daten entweder ohne weitere Verarbeitung unmittelbar an den Bus 72 weiterreichen, oder die Daten in Verbindung mit empfangenen Signalen, die durch die A/D-Konverter-Gruppe 56 unmittelbar an die ASIC 65 ausgegeben sind, verarbeiten. De ASIC 67 wird die auf dem Bus 72 ankommenden Daten entweder ohne weitere Verarbeitung unmittelbar an den Bus 74 weiterreichen, oder die Daten in Verbindung mit empfangenen Signalen, die durch die A/D-Konverter-Gruppe 57 unmittelbar an die ASIC 67 ausgegeben sind, verarbeiten. Die Strahldaten auf dem Bus 74 werden anschließend entweder an eine nächste Empfängerplatine der Empfängerplatinengruppe 40 oder an einen seriellen Hochgeschwindigkeitsdatenbus (HSSDB) 150 übermittelt.
  • [0029]
    Gemäß 2 werden verarbeitete Strahldaten von einer Empfängerplatine 42 zu einer Empfängerplatine 44, und anschließend von der Empfängerplatine 44 zu einer Empfängerplatine 46 und anschließend von der Empfängerplatine 46 zu einer Empfängerplatine 48 weitergegeben. Die Empfängerplatine 48 liefert den sich ergebenden vollkommen geformten Strahldatensatz für eine oder mehrere vollständig konstruierte Strahlen über den HSSDB 150 an die RFI-Platine 110.
  • [0030]
    An der Empfängerplatinengruppe 40 nach 2 lässt sich mehr als ein Strahl gleichzeitig konstruieren. Das gleichzeitige Sammeln und Verarbeiten von Echodaten entlang mehrerer Abtastzeilen innerhalb der Person wird als Multi-Line-Akquisition (MLA) bezeichnet. Der eine oder die mehreren vollkommen geformten Strahldatensätze werden von der Empfängerplatinengruppe 40 über den seriellen Hochgeschwindigkeitsdatenbus (HSSDB) 150 zu der RFI-Platine 110 übermittelt.
  • [0031]
    Obwohl 2 die RFI-Platine 110 über Anschluss 170 mit der Doppler-Platine 120 verbunden zeigt, können vielfältige der Doppler-Platine 120 zugeteilte Funktionen statt dessen der RFI-Platine 110 zugeteilt sein, und vice versa. Die über die HSSDB 150 empfangenen Strahldatensätze werden an der RFI-Platine 110 demoduliert, um I/Q-Paare demodulierter Datenwerte zu erzeugen. Die demodulierten Daten werden über den Anschluss 170 zu der Doppler-Platine 120 übertragen, um durch herkömmliche Verfahren, z.B. durch eine diskrete Fouriertransformation (DFT), verarbeitet zu werden, um einen Satz von Doppler-Spektraldaten zu erzeugen, die den von einem gescannten Punkt her aufgenommenen Signalen entspricht. Der Satz von Doppler-Spektraldaten wird durch Scankonvertierung verarbeitet, um eine Überführung von einem Scansequenzformat (Spektrallinien von Dopplerfrequenzdaten) zu einem Bildschirmformat (Spektralanzeigepixeldaten in dem Zeit-Frequenz-Displayformat) durchzuführen. Die abtastkonvertierten Pixeldaten werden anschließend an eine (in 2 nicht gezeigte) Architektur einer Displaykomponente übermittelt, um die digitalen Pixeldaten für die Wiedergabe auf einem Display in analoge Daten umzuwandeln.
  • [0032]
    Die Ultraschallsystem-Front-End-Einrichtung 34 weist eine maßstäblich erweiterbare Architektur auf, in der die Ultraschallsystem-Front-End-Einrichtung 34 auf Verlangen erweitert oder aufgerüstet werden kann, indem zu bestehenden Empfängerplatinen ASICs hinzugefügt werden und/oder indem weitere Empfängerplatinen hinzugefügt werden. Die bereits in der Ultraschallsystem-Front-End-Einrichtung 34 vorhandenen ASICs und Empfängerplatinen erfordern keine Neukonstruktion, um das System und/oder dessen Kapazität zu erweitern oder zu reduzieren. Jede Empfängerplatine der Empfängerplatinengruppe 40 weist im Wesentlichen ähnliche Schaltungen, Komponenten und Anordnungen auf, so dass jede Empfängerplatine durch Hinzufügen ähnlicher Komponenten ohne weiteres erweitert oder in ihrer Kapazität gesteigert werden kann. Eine erweiterte Platine wird mit anderen Systemkomponenten oder Platinen auch ohne die Erfordernis einer Neukonstruktion korrekt zusammenarbeiten, da die Kompo nenten oder Platinen in ähnlicher Weise nach Bedarf durch Hinzufügen ähnlicher Komponentenmodule aufgerüstet werden. Eine der möglichen maßstäblich erweiterbaren Konfiguration ist anhand der Konfiguration der Empfängerplatine 48 in 2 veranschaulicht.
  • [0033]
    In dieser Konfiguration verwaltet jede der Empfängerplatinen 42, 44, 46 und 48 der Empfängerplatinengruppe 40 eine gemeinsame Zahl von Kanälen, in diesem Beispiel 64 Kanäle pro Platine. Ein Kanal gibt ein einzelnes Empfangssignal aus, das einem der Transducerelemente 38 des Transducerarrays 37 entspricht. Abhängig von der Kanalanzahl, die zu unterstützen ist, können beliebig viele Empfängerplatinen, die der Empfängerplatine 48 ähneln, in der Anordnung einer Verkettung oder eines seriellen Rings zusammengeschlossen werden. Beispielsweise können zwei Empfängerplatinen verwendet werden, um 128 Kanäle zu verarbeiten, oder acht Empfängerplatinen können verwendet werden, um 512 Kanäle zu verarbeiten, usw.
  • [0034]
    3 zeigt ein Blockschaltbild eines Abschnitts der Front-End-Einrichtung nach 2. Gezeigt In 3 sind die Empfängerplatinengruppe 40, die Senderplatinengruppe 100, die RFI-Platine 110 und eine vergrößerte Ansicht 228 einer ASIC. Die Anschlussmöglichkeit und Funktionalität im Zusammenhang mit einer an der Empfängerplatinengruppe 40 stattfindenden Verarbeitung von Transducerelementsignalen zu Strahldaten und deren Übertragung zu der RFI-Platine 110 über den serieller Hochgeschwindigkeitsdatenbus (HSSDB High Speed Serial Data Bus) 150 wurde bereits erörtert. Im Folgenden werden die Anschlussmöglichkeit und Funktionalität der seriellen Hochgeschwindigkeitssteuerbusse (HSSCBs) beschrieben, beispielsweise ein Empfängerplatinen-HSSCB (RCV-HSSCB) 155 und ein Senderplatinen-HSSCB (XMIT-HSSCB) 160.
  • [0035]
    Der RCV-HSSCB 155 verbindet ein Steuerungs-FPGA 204 der RFI-Platine 110 mit der Empfängerplatinengruppe 40. Der XMIT-HSSCB 160 verbindet das Steuerungs-FPGA 204 mit der Senderplatinengruppe 100. Steuerdaten werden in Form von Paketen eines paketierten Protokolls von dem Steuerungs-FPGA 204 her über eine Steuerleitung 208 zu der Empfängerplatinengruppe 40 übertragen und von der Empfängerplatinengruppe 40 her über eine Steuerleitung 210 zu dem Steuerungs-FPGA 204 rückübertragen. Die Steuerleitungen 208 und 210 verleihen dem RCV-HSSCB 155 die Topologie eines Rings oder einer Prioritätsverkettung. Wie das Beispiel nach 3 zeigt, fließen die Steuerdaten über die Steuerleitung 208 in die Empfängerplatine 48 und in die ASIC 67. Von der ASIC 67 fließen Steuerdaten über eine Steuerleitung 214 in die ASIC 65, von der ASIC 65 über eine Steuerleitung 216 zu der ASIC 63, von der ASIC 63 über eine Steuerleitung 218 zu der ASIC 61 und von der ASIC 61 über eine Steuerleitung 220 zu einer FPGA-Schnittstelle 202. Von der FPGA-Schnittstelle 202 fließen Steuerdaten über eine Steuerleitung 222 von der Empfängerplatine 48 zu der Empfängerplatine 46. Die Steuerleitungen 214, 216, 218, 220 und 222 bilden einen Satz von Komponentenverbindungsbussen, um Platinenkomponenten und Platinen für die Übertragung von Steuerdaten zu verbinden. In einer Weise, die dem Fluss der Steuerdaten durch die ASICs der Empfängerplatine 48 ähnelt, fließen die Steuerdaten durch die ASICs der Empfängerplatine 46 zu einer der FPGA-Schnittstelle 202 der Empfängerplatine 48 ähnelnden FPGA-Schnittstelle der Empfängerplatine 46.
  • [0036]
    Von der FPGA-Schnittstelle der Empfängerplatine 46 fließen die Steuerdaten in die Empfängerplatine 44. In einer dem Fluss der Steuerdaten in den Empfängerplatinen 48 und 46 ähnelnden Weise, fließen die Steuerdaten durch die Komponenten der Empfängerplatinen 44 und 42. Von der Empfängerplatine 42 fließen die Steuerdaten durch die FPGA-Schnittstellen der Empfängerplatinen 44, 46 und 48 zu der Steuerleitung 210, um dem Steuerungs-FPGA 204 der RFI-Platine 110 zurückgegeben zu werden. Die Steuerdaten werden von Empfängerplatine zu Empfängerplatine zurückgegeben, wie es von Empfängerplatine 46 zu Empfängerplatine 48 erfolgt. Die Steuerdaten fließen von der Empfängerplatine 46 über eine Steuerleitung 224 zu der auf der Empfängerplatine 48 angeordneten FPGA-Schnittstelle 202, in die Empfängerplatine 48 hinein und aus der Empfängerplatine 48 wieder heraus. Im Falle der Empfängerplatinen 42, 44 und 46 fließen die Steuerdaten wieder heraus zu einer nächsten Empfängerplatine, beispielsweise aus der Empfängerplatine 42 zu der Empfängerplatine 44, und aus der Empfängerplatine 44 zu der Empfängerplatine 46, und aus der Empfängerplatine 46 zu der Empfängerplatine 48. Im Falle der Empfängerplatine 48 fließen die Steuerdaten wieder heraus und zu der Steuerleitung 210. In dieser Weise wird mittels der Steuerleitungen 208 und 210 zusammen mit den Steuerleitungen der Empfängerplatinen der Empfängerplatinengruppe 40 ein Ring oder eine Prioritätskette gebildet. In Übertragung dieses Verfahrens fließen Steuerdaten aus dem Steuerungs-FPGA 204 der RFI-Platine 110 auf einen Ring, wobei Steuerdaten über den RCV-HSSCB 155 zu der Empfängerplatinengruppe 40, durch die Steuerleitungen der Empfängerplatinen der Empfängerplatinengruppe 40 und wieder zurück auf den RCV-HSSCB 155 fließen, um zu dem Steuerungs-FPGA 204 zurückgegeben zu werden.
  • [0037]
    Die vergrößerte ASIC-Ansicht 228 nach 3 zeigt die miteinander verbundenen Komponenten einer ASIC, beispielsweise sind dies eine Chip-Konfiguration 230, ein Strahlsteuerungsregister 232, ein Arbeitsspeicher 234, ein Parallel-Serien-Umsetzer 236, ein Puffer/Decoder 238 und ein Serien-Parallel-Umsetzer 240. Der Serien-Parallel-Umsetzer 240 nimmt serielle Eingangssignale von einer Steuerleitung entgegen und erzeugt parallele Ausgangssignale, um diese an den Puffer/Decoder 238 auszugeben. Der Puffer/Decoder 238 kann Lese-/Schreibvorgänge an dem Arbeitsspeicher 234 und Lese-/Schreibvorgänge an dem Register 232 durchführen. Ob ein Lese- oder ein Schreib-Vorgang stattfindet, ergibt sich aus dem gesetzten Wert eines Schreib-/Lesefelds 308 eines Adressdatenpakets 302, wie in 4 gezeigt. Die Steuerdaten werden in Form paralleler Eingangssignale von dem Puffer/Decoder 238 an den Parallel-Serien-Umsetzer 236 übergeben. Der Parallel-Serien-Umsetzer 236 gibt die als parallele Eingangssignale empfangenen Steuerdaten als serielle Ausgangssignale auf eine Steuerleitung aus. Die Chip-Konfiguration 230 kann mit den in dem Strahlsteuerungsregister 232 und dem Arbeitsspeicher 234 aufgefundenen Daten ASIC-Verarbeitung und Strahlformeroperationen durchführen. Die Chip-Konfiguration 230 kann ferner ein eindeutiges Identifikationskennzeichen aufweisen, das die Adresse der ASIC-Vorrichtung identifiziert.
  • [0038]
    Der Steuerdatenstrom, der aus dem Steuerungs-FPGA 204 über den XMIT-HSSCB 160 zu der Senderplatinengruppe 100 und über den XMIT-HSSCB 160 zurück zu dem Steuerungs-FPGA 204 fließt, findet in einer ähnlichen Weise statt, wie jener, der oben für den RCV-HSSCB 155 beschrieben wurde. Die Steuerdaten fließen aus dem Steuerungs-FPGA 204 der RFI-Platine 110 auf eine Steuerleitung 246 des XMIT-HSSCB 160 zu der Senderplatinengruppe 100, durch die Steuerleitungen und Komponenten der Senderplatinen der Senderplatinengruppe 100, und wieder auf die Steuerleitung 244 des XMIT-HSSCB 160, um dem Steuerungs-FPGA 204 zurückgeben zu werden. Der Betrieb des XMIT-HSSCB 160 ähnelt jenem des RCV-HSSCB 155. Das gleiche paketierte Protokoll wird verwendet, um Pakete von Steuerdaten zu bilden, die über den XMIT-HSSCB 160 und den RCV-HSSCB 155 übertragen werden.
  • [0039]
    Der RCV-HSSCB 155 und der XMIT-HSSCB 160 übertragen Steuerdaten in Form von Paketen, die, wie im Vorliegenden näher beschrieben, gemäß einem paketierten Protokoll formatiert sind. Das Steuerungs-FPGA 204 gibt über den XMIT-HSSCB 160 Steuerdaten, beispielsweise den globalen Parameter 112 nach 2, an die ASICs der Senderplatinengruppe 100 aus. Die ASICs der Senderplatinengruppe 100 verarbeiten die empfangenen Steuerdaten und benutzen die verarbeiteten Daten, um Ausgangssignale zu erzeugen, die, wie in 2 gezeigt, über die Anschlüsse 180, 130 und 36 an das Transducerarray 37 übertragen werden. Das Transducerarray 37 verwendet die empfangenen Ausgangssignale, um die Transducerelemente 38 zum Abfeuern des nächsten Ultraschallpulses zu veranlassen.
  • [0040]
    Das Steuerungs-FPGA 204 gibt über den RCV-HSSCB 155 Steuerdaten, beispielsweise den globalen Parameter 112, an die ASICs der Empfängerplatinengruppe 40 aus. Die ASICs der Empfängerplatinengruppe 40 verarbeiten die empfangenen Steuerdaten, um Verzögerungssteuerungswerte zu erzeugen, die die ASICs speichern und benutzen, um abhängig von der Pulsabgabe eines Ultraschallpulses Strahldaten von Eingangssignalen der Transducerelemente 38 zu erzeugen. Wenn die Transducerelemente 38 konfiguriert sind, können sie in einen interessierenden Bereich einer Person einen Ultraschallpuls abfeuern. Wenn die Transducerelemente 38 die aufgrund des Abfeuerns des Ultraschallpulses aus dem interessierenden Bereich der Person rückgestreuten Echos empfangen, erzeugen sie anhand der empfangenen Echos Eingangssignale; die Eingangssignale werden über Anschlüsse 36, 130 und 140 an die Empfängerplatinengruppe 40 übertragen. Die ASICs der Empfängerplatinengruppe 40 verarbeiten die erhaltenen Eingangssignale mittels der verarbeiteten Steuerdaten, beispielsweise mittels der Verzögerungssteuerungswerte, zu Strahldaten. Die ASICs der Empfängerplatinengruppe 40 erhalten Steuerdaten von der RFI-Platine 110 und verarbeiten die Steuerdaten in dem Zeitintervall zwischen Ultraschallpulsabgaben zu Verzögerungssteuerungswerten. Für jede Ultraschallpulsabgabe können die ASICs der Empfängerplatinengruppe 40 anhand von Steuerdaten, die von der RFI-Platine 110 her entgegengenommen wurden, einen Satz von Verzögerungssteuerungswerten erzeugt haben, die sich von dem Satz von Verzögerungssteuerungswerten unterscheiden, die in einem vorausgehenden Ultraschallpuls verwendet werden. Die über die HSSCBs mögliche Übertragungsrate erlaubt ein rasches Einrichten der Steuerdaten in der Empfängerplatinengruppe 40 und in der Senderplatinengruppe 100, so dass die Pulsabgaberate (Bildwechselfrequenz) beizuhalten ist, wenn die Strahlformer-MLA-Zahl beispielsweise maßstäblich von MLA4 auf MLA16 erhöht wird. In einem Ausführungsbeispiel ist die Übertragungsrate von Steuerdaten über den HSSCBs gleich oder größer 400 Mbit/s. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Übertragungsrate gleich oder größer 1,0 Gbit/s (Gigabits pro Sekunde), und in noch einem weiteren Ausführungsbeispiel gleich oder größer 2,0 Gbit/s.
  • [0041]
    Steuerdaten können zu Beginn durch die RFI-Platine 110 von einem (in 2 nicht gezeigten) Ultraschallsteuerprozessor her aufgenommen werden. Optional kann der Ultraschallsteuerprozessor oder die RFI-Platine 110 Berechnungen an den Steuerdaten durchführen, beispielsweise daraus die globalen Parameter 112 berechnen, um Verzögerungssteuerungswerte zu erhalten, und die Verzögerungssteuerungswerte zu der Senderplatinengruppe 100 und der Empfängerplatinengruppe 40 übermitteln. Alternativ kann die RFI-Platine 110, anstatt die globalen Parameter 112 zu verarbeiten, um Verzögerungssteuerungswerte zu erhalten, die globalen Parameter 112 über den RCV-HSSCB 155 und den XMIT-HSSCB 160 zu den ASICs der Empfängerplatinengruppe 40 bzw. den ASICs der Senderplatinengruppe 100 übermitteln. Die ASICs verarbeiten anschließend die globalen Parameter 112 zu Verzögerungssteuerungswerten. Indem über den RCV-HSSCB 155 und den XMIT-HSSCB 160 die globalen Parameter 112 übertragen werden, anstatt den wesentlich umfangreicheren Satz von Verzögerungssteuerungswerten zu übertragen, der möglicherweise durch die globalen Parameter 112 erzeugt wird, ist es möglich, eine geringere Menge von Steuerdaten über den RCV-HSSCB 155 und den XMIT-HSSCB 160 zu übermitteln. Indem über den RCV-HSSCB 155 und XMIT-HSSCB 160 eine geringere Menge von Steuerdaten in Form von globalen Parametern 112 übertragen wird, und den ASICs eine Erzeugung von Verzögerungssteuerungswerte ermöglicht ist, steht für die Erzeugung der Strahldaten mehr Zeit zur Verfügung. Dadurch, dass es den ASICs ermöglicht wird, die Verzögerungssteuerungswerte zu erzeugen, anstatt die Verzögerungssteuerungswerte an die ASICs zu übertragen, wird zwischen den Ultraschallpulsen weniger Zeit für das Einrichten der Steuerdaten in den ASICs benötigt. Als Folge hiervon steht mehr Zeit für die Verarbeitung von Eingangssignalen zu Strahldaten zur Verfü gung. Mit der Fähigkeit die MLA-Zahl für einen maßstäblich erweiterbaren Strahlformer maßstäblich zu erhöhen, beispielsweise von MLA4 auf MLA16, ist möglicherweise mehr Zeit erforderlich, um zwischen Ultraschallpulsen Eingangssignale zu Strahldaten zu verarbeiten.
  • [0042]
    Beispiele globaler Parameter 112 sind die Koordinaten in einem Koordinatenraum, z.B, der Anfangsfokuspunkt und der Endfokuspunkt, und die Rate, mit der der Brennpunkt sich entlang der MLA-Linie oder Fokusbahn verändert. Beispiele für Verzögerungssteuerungswerte sind die anfängliche Verzögerung, die Startverzögerung, die Verzögerungsänderungsrate und die unterschiedlichen Verzögerungswendepunkte. Sämtliche der Verzögerungssteuerungswerte befinden sich auf der Transducerelementebene, in der die Verzögerungssteuerungswerte berechnet und für jedes Transducerelement und jeden Empfangskanal von der RFI-Platine 110 an die ASICs heruntergereicht werden müssten, wenn sie nicht basierend auf den empfangenen globalen Parametern 112 durch die ASICs berechnet werden.
  • [0043]
    4 zeigt ein Diagramm, das als Beispiel für ein paketiertes Protokoll 300 für den Einsatz im Zusammenhang mit einem seriellen Hochgeschwindigkeitssteuerbus (HSSCB) für einen Strahlformer dient, beispielsweise mit einem RCV-HSSCB 155 und einem XMIT-HSSCB 160, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das paketierte Protokoll 300 enthält Pakete von einzelnen Pakettypen oder -formaten, beispielsweise ein Adressdatenpaket 302 und ein Datenpaket 304. Ein Pakettypfeld 306 jedes Pakets wird auf einen Wert gesetzt, der den Pakettyp festlegt, beispielsweise kann "00" einen inaktiven Pakettyp bezeichnen, "01" einen Datenpakettyp bezeichnen, und "10" einen Adressdaten pakettyp bezeichnen. Ein inaktiver Pakettyp ist ein (keine echten Daten enthaltendes) Dummy-Paket, das gesendet wird, wenn ein Synchronisierungstaktgeber anzeigt, dass es Zeit ist ein Paket zu senden. während noch keine Steuerdaten zum Senden verfügbar und bereit sind. Um ein Adressdatenpaket zu bezeichnen, wird das Pakettypfeld 306 des Pakets auf "10" gesetzt.
  • [0044]
    Die in diesem Paket vorhandenen Felder sind das Pakettypfeld 306, das Schreib-/Lesefeld 308, ein Blockfeld 310, ein Rundspruchfeld 312, ein Gerätetypfeld 314, ein Gerätefeld 316, ein Adressenfeld 318, ein Bestätigungsfeld 320 und ein Fehlerfeld 322. Das Gerätetypfeld 314 enthält einen Wert, der den Typ einer Verarbeitungskomponente kennzeichnet, beispielsweise kann "00" ein RCV-ASIC anzeigen, die auf einer der Platinen der Empfängerplatinengruppe 40 angeordnet ist, "01" kann eine XMIT-ASIC anzeigen, die auf einer der Platinen der Senderplatinengruppe 100 angeordnet ist, "10" kann eine anwendungsspezifische Verarbeitung anzeigen, die durch einen anderen Gerätetyp (d.h. nicht durch den Empfänger oder Sender) durchgeführt wird. Das Rundspruchfeld 312 ist ein Boolescher Wert, der anzeigt, ob eine Sendung an sämtliche Verarbeitungskomponenten gerichtet ist oder nicht. Falls beispielsweise das Rundspruchfeld 312 gesetzt ist, zeigt es Rundspruch an, und die übermittelten Daten sind für sämtliche Verarbeitungskomponenten bestimmt, die mit dem HSSCB verbunden sind. In dem Falle eines Rundspruchs wird der Wert des Gerätefelds 316 von den Verarbeitungskomponenten, die die paketierten Steuerdaten empfangen, ignoriert. Andernfalls ist, falls das Rundspruchfeld 312 zurückgesetzt ist, Rundspruch nicht angezeigt, und jede der Verarbeitungskomponenten, die die gesendeten Steuerdaten empfangen, beachten den Wert des Gerätefelds 316.
  • [0045]
    Falls der Wert in dem Gerätefeld 316 zu einem Identifikationskennzeichen für einer der Verarbeitungskomponenten passt, beispielsweise zu einem Identifikationskennzeichen, das einen in einer Chip-Konfiguration 230 nach 3 angeordneten Chip identifiziert, ist die entsprechende Komponente der Bestimmungsort für die gesendeten Daten. Jede der Verarbeitungskomponenten in dem Strahlformer kann einen eindeutigen Feldnamen bzw. Identifikationskennzeichen aufweisen. Das Adressenfeld 318 wird auf einen Arbeitsspeicheradressenwert gesetzt, der einer der Verarbeitungskomponenten zugeordnet ist. (Alternativ kann der Arbeitsspeicheradressenwert mehr als einer der Verarbeitungskomponenten zugeordnet sein, falls das Paket ein Rundspruchpaket ist). Beispielsweise kann der Adressenwert eine Registeradresse in dem Strahlsteuerungsregister 232 oder eine Arbeitsspeicheradresse in dem Arbeitsspeicher 234 nach 3 sein. Im Rundspruchmodus kann die Adresse ein Ort sein, von dem für mehr als eine Verarbeitungskomponente Daten auszulesen sind bzw. an den die Steuerdaten zu schreiben sind. Andernfalls bezeichnet das Gerätefeld 316 im Nicht-Rundspruchmodus eine Verarbeitungskomponente, und die Adresse 318 bezeichnet eine innerhalb der Verarbeitungskomponente angeordnete Speicheradresse, aus der Daten zu lesen oder in die Daten zu schreiben sind.
  • [0046]
    Als ein Beispiel der Funktion des paketierten Protokolls 300 stimmt eine der Verarbeitungskomponenten, beispielsweise die ASIC 67 auf der Empfängerplatine 48, das ASIC-Identifikationskennzeichen, das in der Chip-Konfiguration 230 gespeichert sein kann, mit dem Wert in dem Gerätefeld 316 ab, wenn ein Adressdatenpaket 302 empfangen wird, bei dem in dem Rundspruchfeld 312 der Nicht- Rundspruchmodus festlegt ist. Ist der Vergleich positiv, "weiß" die ASIC 67, dass die Sendung der Steuerdaten für die ASIC 67 bestimmt ist. Das Adressenfeld 318 in dem Adressdatenpaket 302 kann ein Speicherort in dem Arbeitsspeicher der ASIC 67 für einen Verzögerungssteuerungswert sein, beispielsweise für eine Startverzögerung. Falls das Schreib-/Lesefeld 308 des Adressdatenpakets 302 auf W gesetzt ist, d.h. eine "Schreib"-Operation festlegt ist, schreibt die ASIC 67 unter Verwendung der durch den Adressenwert in dem Adressenfeld 318 festgelegten Speicheradresse Steuerdaten, beispielsweise die Startverzögerung, in den Arbeitsspeicher, beispielsweise in den Arbeitsspeicher 234.
  • [0047]
    Auf das Adressdatenpaket 302 folgen sequentiell ein oder mehrere Datenpakete 304. Das Datenfeld 324 des Datenpakets 304 enthält in einem Paket unterzubringende Steuerdaten, beispielsweise einen Startverzögerungswert. Beim Empfang des Datenpakets 304 durch die ASIC 67, kann diese die von dem Datenfeld 324 stammenden Daten unter Verwendung der Speicheradresse, die den Adressenwert enthält, wie er in dem Adressenfeld 318 festgelegt ist, in dem Arbeitsspeicher 234 speichern. Auf diese Weise werden Steuerdaten, die sich auf Strahlformungsarbeitsschritte beziehen, zu den Verarbeitungskomponenten des Strahlformers übertragen. Das Blockfeld 310 des Adressdatenpakets 302 bestimmt, ob nach dem Adressdatenpaket 302 ein einziges oder mehr als ein Datenpaket 304 sequentiell zu empfangen sind, um die Steuerdaten, beispielsweise die Startverzögerung, bereitzustellen. Unter der Annahme, dass sich der Startverzögerungswert in einem einzigen Datenpaket 304 unterbringen lässt, wird das Blockfeld 310 in dem Adressdatenpaket 302 zurückgesetzt, was anzeigt, dass die an die ASIC 67 gesendeten Steuerdaten in nur einem Datenpaket 304 paketiert sind. An dernfalls zeigt ein Setzen des Blockfelds 310 an, dass zum Paketieren der von der ASIC 67 zu empfangenden Steuerdaten mehr als ein Datenpaket 304 verwendet wurde. In diesem Fall folgen auf das Adressdatenpaket 302 mehrere Datenpakete 304 und werden durch die ASIC 67 empfangen. Beispielsweise sei angenommen, dass der Startverzögerungswert vier Datenpakete 304 erfordert. Die ASIC 67 empfängt und führt einen Abgleich an einem Adressdatenpaket 302 aus und verarbeitet sämtliche folgenden Datenpakete 304, bis ein nächstes Adressdatenpaket 302 empfangen wird. Die ASIC 67 empfängt vier (wobei vier in diese Beispiel eine zufällige Wahl ist) Datenpakete 304, die den Startverzögerungswert enthalten, und speichert das Datenfeld 324 für sämtliche vier Datenpakete 304 in dem Arbeitsspeicher 234 ab, und zwar beginnend an dem durch den Adressenwert in dem Adressenfeld 318 des Adressdatenpakets 302 bezeichneten Adressenspeicherort.
  • [0048]
    Wenn ein Paket von einer Verarbeitungskomponente entgegengenommen wird, an die es adressiert ist, setzt die Verarbeitungskomponente das Bestätigungsfeld 320. Das Paket wird an den Absender zurückgegeben, beispielsweise an den Steuerungs-FPGA 204 der RFI-Platine 110, wobei das Bestätigungsfeld 320 gesetzt wird, um anzuzeigen, dass das Paket von dem Empfänger entgegengenommen wurde. Innerhalb des Adressdatenpakets 302 ist zusätzlich zu dem Bestätigungsfeld 320 ein Fehlerfeld 322 formatiert und kann durch die zugehörige Verarbeitungskomponente gesetzt werden, an die das Paket adressiert ist. Beispielsweise ist die in dem Adressenfeld 318 zur Verfügung gestellte Adresse möglicherweise keine gültige Adresse für die Verarbeitungskomponente. Wenn das Steuerungs-FPGA 204 der RFI-Platine 110 ein Paket mit dem Fehlerfeld 322 gesetzt zurückerhält, ist das Steuerungs-FPGA 204 informiert, dass die für das Paket adres sierte Verarbeitungskomponente nicht in der Lage war, die Paketdaten zu verarbeiten.
  • [0049]
    Alternativ zu dem Schreiben der Steuerdaten in eine Verarbeitungskomponente, beispielsweise in die ASIC 67, kann das Schreib-/Lesefeld 308 gesetzt werden, um einen Lesevorgang anzuzeigen. Beispielsweise ist es möglicherweise für die RFI-Platine 110 erforderlich, den operativen Zustand der ASICs oder der ASIC-Platinen auszulesen. Beim Empfang des Datenpakets 304 werden Daten aus einer Arbeitsspeicheradresse der Verarbeitungskomponente ausgelesen, die Arbeitsspeicheradresse, die durch den in dem Adressenfeld 318 enthaltenen Wert festgelegt ist, in das Datenfeld 324 des Datenpakets 304, und werden an den Absender des Pakets, beispielsweise den Steuerungs-FPGA 204 zurückgegeben. In Abhängigkeit von der Auswertung des Schreib-/Lesefelds 308 werden entweder aus dem an die RFI-Platine 110 zurückzugebenden Paket stammende Daten entweder in den Arbeitsspeicher der adressierten Prozessorkomponente geschrieben oder aus dem Arbeitsspeicher der adressierten Prozessorkomponente in das an die RFI-Platine 110 zurückzugebenden Paket kopiert.
  • [0050]
    Die Adressierung einer Verarbeitungskomponente unter Verwendung des Gerätefelds 316, das die Geräteidentifizierung oder Identifikationskennzeichen trägt, kann auf einer Chipebene, beispielsweise auf einer ASIC, oder auf einer Platinenebene, beispielsweise auf einer Empfängerplatine 48 durchgeführt werden. Beispielsweise können bei der Adressierung der Empfängerplatine 48 die Steuerdaten für eine Verwendung durch sämtliche auf der Empfängerplatine 48 angeordneten ASIC-Komponenten bestimmt sein. Auf diese Weise lassen sich sowohl sämtliche Teilsätze von Komponenten als auch eine vorgegebene Komponente adressieren. Mit einem eindeutigen zugewiesenen Identifikationskennzeichen kann die adressierte Verarbeitungskomponente sich auf der Ebene der kleinsten Einheit, beispielsweise einer ASIC, oder auf der Ebene einer intermediären Einheit, beispielsweise einer ASIC-Empfängerplatine, befinden, wodurch sämtliche Einheiten, die in der auf intermediärer Ebene befindlichen Einheit enthalten sind, adressiert werden.
  • [0051]
    5 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens 500 zum Formatieren und Übertragen von Steuerdaten in Form von Datenpaketen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Sechs Schritte sind in dem Verfahren 500 veranschaulicht.
  • [0052]
    Schritt 510 ordnet jeder Verarbeitungskomponente der Zielplatinen (beispielsweise den Empfängerplatinen der Empfängerplatinengruppe 40 oder den Senderplatinen der Senderplatinengruppe 100 nach 3) eine eindeutige Adresse oder einen eindeutigen Komponentenfeldnamen (Identifikationskennzeichen) zu. Einer Platine der Zielplatinengruppe kann ebenfalls ein eindeutiges Identifikationskennzeichen zugewiesen sein, das eine Adressierung sämtlicher Komponenten auf der Platine ermöglicht, indem das Identifikationskennzeichen der Platine als das Identifikationskennzeichen der Komponente in der Zieladresse der Pakete spezifiziert wird.
  • [0053]
    Jede Verarbeitungskomponente kann ein eindeutiges Identifikationskennzeichen aufweisen, das dynamisch während des Hochfahrens zugewiesen wird. Ein einen Anfangswert aufweisendes Befehlsdatenpaket wird an die Verarbeitungskomponenten gesendet. Jede der Verarbeitungskomponenten sichert den in dem Befehlsdatenpaket empfangenen Wert als ein eindeutiges Identifikationskennzeichen. Wenn das Befehlsdatenpaket zu einer nächsten Verarbeitungskomponente gesendet wird, modifiziert eine Verarbeitungskomponente den Wert in dem Befehlsdatenpaket, das an die nächste Verarbeitungskomponente gesendet wird. Sämtliche Verarbeitungskomponenten erhalten anhand des modifizierten Werts ein eindeutiges Identifikationskennzeichen.
  • [0054]
    Schritt 512 wird durch den Absender, beispielsweise die RFI-Platine 110 in 3 durchgeführt. Schritt 512 teilt die zu übertragenen Steuerdaten in Pakete auf und formatiert die Pakete entsprechend einem paketierten Protokoll. Die mit den Steuerdaten erzeugten und formatierten Pakete können, wie für das beispielhafte paketierte Protokoll 300 nach 4 veranschaulicht und erörtert, auf einem Adressdatenpaket und einem oder mehreren Datenpaketen basieren.
  • [0055]
    In Schritt 514 werden die formatierten Pakete zu einer Gruppe von Zielplatinen übertragen, beispielsweise zu der Empfängerplatinengruppe 40 oder zu der Senderplatinengruppe 100 nach 3. Die formatierten Pakete werden mit einer Rate von mindestens 400 Mbit/s über einen seriellen Hochgeschwindigkeitssteuerbus (HSSCB) übertragen, beispielsweise über den RCV-HSSCB 155 im Falle einer Übertragung zu der Empfängerplatinengruppe 40 oder über den XMIT-HSSCB 160 im Falle einer Übertragung zu der Senderplatinengruppe 100 (3). Wenn die formatierten Pakete an der ersten der Gruppe von Zielplatinen empfangen werden, werden diese über einen Komponentenverbindungsbus zwischen der Anzahl von Verarbeitungskomponenten der Platine weiterübermittelt. Die formatierten Pakete enthalten Daten, die die/das Verarbei tungskomponente/Gerät und die Adresse in dem Arbeitsspeicher der Komponente bestimmen, aus der die Steuerdaten gelesen sind bzw. in die sie geschrieben werden. (Hinsichtlich der Formatierung von Steuerdaten zu Paketfeldern wird auf die Paketformate nach 4. verwiesen) Beispielsweise kann das Adressdatenpaket 302 das Schreib-/Lesefeld 308 auf "Schreiben" gesetzt sein, das Blockfeld 310 auf "Block" gesetzt sein, der Rundspruchfeld 312 auf "individuell" gesetzt sein, das Gerätetypfeld 314 auf "RCV-ASIC" gesetzt sein, das Gerätefeld 316 auf ein zu dem eindeutigen Identifikationskennzeichen der ASIC 67 der Empfängerplatine 48 (3) passendes Identifikationskennzeichen gesetzt sein, und das Adressenfeld 318 auf einen Adressenwert gesetzt sein, der innerhalb des adressierbaren Arbeitsspeicherbereichs des Arbeitsspeichers 234 (3) liegt. Die Adresse kann den Anfangsort für einen Arbeitsspeicherblock für einen Strahlformerparameter spezifizieren. In diesem Fall wird, wie durch das auf "Block" gesetzte Blockfeld 310 angezeigt, mehr als ein Datenpaket 304 durch die ASIC 67 empfangen. Beginnend an der in dem Adressenfeld 318 spezifizierten Arbeitsspeicheradresse schreibt die ASIC 67 die in den Datenpaketen 304 vorgefundenen Steuerdaten der Strahlformerparameter in den Arbeitsspeicher 234. Aufgrund des auf "individuell" gesetzten Rundspruchfelds 312 führen lediglich diejenigen Verarbeitungskomponenten den Schreibvorgang durch, die ein Identifikationskennzeichen aufweisen, das zu dem in dem Gerätefeld 316 gefundenen Identifikationskennzeichen passt. In der Alternative kann das Rundspruchfeld 312 auf "Rundspruch" gesetzt sein. In diesem Fall bleibt der Wert in dem Gerätefeld 316 von sämtlichen Verarbeitungskomponenten unbeachtet, und die erhaltenen Pakete werden von sämtlichen Verarbeitungskomponenten auf dem Bus verarbeitet.
  • [0056]
    Schritt 516 gibt die übermittelten Pakete zwischen den mehreren Verarbeitungskomponenten einer Platine weiter. Bei Empfang der Pakete durch eine Verarbeitungskomponente überprüft die Komponente die Paketadressierung hinsichtlich des Identifikationskennzeichens der Komponente, um eine Entsprechung zu ermitteln. Falls eine Entsprechung vorliegt, führt die Verarbeitungskomponente an den empfangenen Steuerdaten die Operation (Lesen/Schreiben) in Abhängigkeit von der Spezifizierung in den empfangenen Paketen durch.
  • [0057]
    Schritt 518 führt den Lese-/Schreibvorgang bei einer passenden Verarbeitungskomponente durch. Steuerdaten können aus den empfangenen Paketen in den Arbeitsspeicher der Verarbeitungskomponente geschrieben werden, oder es können Steuerdaten aus dem Arbeitsspeicher der Verarbeitungskomponente ausgelesen und in den empfangenen Paketen für eine Rückgabe an den Absender der Pakete angeordnet werden. Die Verarbeitungskomponente kann das Bestätigungsfeld 320 und das Fehlerfeld 322 (4) setzen, um zu spezifizieren, ob die Steuerdaten korrekt empfangen und verarbeitet wurden. Aufgrund der Konfigurierung des HSSCB für eine Übertragung der Pakete über eine Ring/Prioritätskette, nimmt der Absender der Pakete, nachdem diese an den Zielplatinen verarbeitet wurden, wieder in Empfang.
  • [0058]
    Schritt 520 setzt das Verfahren des Weiterreichens der übermittelten Pakete an die Verarbeitungskomponenten der übrigen Zielplatinen und letztendlichen Rücksendung an den Absender der Pakete fort. Wenn die Pakete durch den Absender, beispielsweise durch die RFI-Platine 110 von 3, zurückempfangen sind, kann der Absender das Bestätigungs- feld 320 und das Fehlerfeld 322 (4) überprüfen, um zu verifizieren, ob die Pakete an den Zielplatinen einwandfrei empfangen und verarbeitet wurden.
  • [0059]
    Es ist ein Protokoll 300 geschaffen, das dazu dient, Steuerdaten zu formatieren 512, die zu einer Verarbeitungskomponente 30 eines Strahlformers in einem Ultraschallsystems 10 übertragen 514 werden. Die Verarbeitungskomponente 30 weist einen eindeutigen Feldnamen auf. Das Protokoll enthält ein Adressdatenpaket 302, das gemäß einem paketierten Protokoll 300 formatiert 512 ist, wobei das Adressdatenpaket 302 Steuerdaten enthält, die der Verarbeitungskomponente 30 zugeordnet sind, an die die Steuerdaten adressiert sind.
  • [0060]
    Während die Erfindung anhand vielfältiger spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass es möglich ist, die Erfindung mit Abwandlungen zu verwirklichen, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.
  • ELEMENTELISTE
    Figure 00330001
  • Figure 00340001
  • Figure 00350001
  • Figure 00360001

Claims (10)

  1. Protokoll (300) zum Formatieren (512) von Steuerdaten, die innerhalb eines Ultraschallsystems (10) zu einer Verarbeitungskomponente (30) eines Strahlformers übertragen (514) werden, wobei die Verarbeitungskomponente (30) einen eindeutigen Feldnamen aufweist, mit: einem Adressdatenpaket (302), das gemäß einem paketierten Protokoll (300) formatiert (512) ist, wobei das Adressdatenpaket (302) Steuerdaten enthält, die der Verarbeitungskomponente (30) zugeordnet sind, an die die Steuerdaten adressiert sind.
  2. Protokoll (300) nach Anspruch 1, zu dem ferner ein Datenpaket (304) gehört, das so formatiert (512) ist, dass es Steuerdaten zu enthält, die Strahlformungsarbeitsschritte betreffen, die durch eine zugeordnete Verarbeitungskomponente (30) durchgeführt werden.
  3. Protokoll (300) nach Anspruch 1, wobei das Adressdatenpaket (302) dazu eingerichtet ist, um zwischen mehreren Verarbeitungskomponenten (30) übertragen zu werden (514), die durch einen Komponentenverbindungsbus (68, 70, 72) miteinander verbunden sind.
  4. Protokoll (300) nach Anspruch 1, wobei das Adressdatenpaket (302) dazu eingerichtet ist, um zwischen mehreren Verarbeitungskomponenten (30) übertragen zu werden (514), die auf mindestens zwei gesonderten Schaltkreisplatinen angeordnet sind.
  5. Protokoll (300) nach Anspruch 1, zu dem ferner ein Datenpaket (304) gehörte, das dem Adressdatenpaket (302) zugeordnet ist, wobei das Adressdatenpaket (302) wenigstens eine Verarbeitungskomponente (30) identifiziert, an die die Steuerdaten adressiert sind, wobei das Datenpaket (304) wenigstens einen Teil der Steuerdaten enthält.
  6. Protokoll (300) nach Anspruch 1, wobei das Adressdatenpaket (302) ein Gerätefeld (316) aufweist, das ein Identifikationskennzeichen enthält, das eine der Verarbeitungskomponenten (30) eindeutig identifiziert.
  7. Protokoll (300) nach Anspruch 1, bei dem das Adressdatenpaket (302) ein Adressenfeld (318) aufweist, das eine Adresse für einen Speicherort in einem Arbeitsspeicher (20) enthält, der mindestens einer der Verarbeitungskomponenten (30) zugeordnet ist, wobei die Adresse mit einem Strahlformungsparameter korreliert ist.
  8. Protokoll (300) nach Anspruch 1, bei dem das Adressdatenpaket (302) ein Bestätigungsfeld (320) enthält, das dazu eingerichtet ist, um durch eine zugeordnete Verarbeitungskomponente (30) gesetzt zu werden, um eine durch die zugehörige Verarbeitungskomponente (30) erfolgte Entgegennahme des Adressdatenpakets (302) anzuzeigen.
  9. Protokoll (300) nach Anspruch 1, bei dem das Adressdatenpaket (302) ein Lese-/Schreibfeld (308) aufweist, das eine Lese-/Schreibanweisung enthält, die eine zugeordnete der Verarbeitungskomponenten (30) veranlasst, Daten aus/in einer/eine Adresse in einem Arbeitsspeicher (20) zu lesen/schreiben, der einer der Verarbeitungskomponenten (30) zugeordnet ist.
  10. Protokoll (300) nach Anspruch 1, bei dem das Adressdatenpaket (302) Steuerdaten enthält, die an eine Verarbeitungskomponente (30) adressiert sind, die dazu eingerichtet ist, Sende- oder Empfangsstrahlformungsschritte durchzuführen (518).
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