Учитывая особенности высокоэнергетического рентгеновского промышленного компьютерного томографа, была разработана система передачи данных на основе USB2.0. Система передачи данных в основном включает в себя интерфейсную часть USB2.0 и часть управления передачей. В интерфейсной части USB2.0 используется микросхема Cypress EZ-USBFX2 серии CY7C68013A, которая настроена на ведомый режим интерфейса FIFO и передает данные на хост посредством блочной передачи. В части управления передачей используется микросхема Altera Cyclone серии EP1C6Q240C8N для определения буфера для приема данных от части обнаружения, генерации логических управляющих сигналов и сигналов синхронизации, а также отправки данных в буфер конечной точки USB. Испытания показали, что система передачи данных легко расширяется, занимает меньше системных ресурсов, имеет высокую скорость передачи и отвечает требованиям к передаче данных высокоэнергетического рентгеновского промышленного компьютерного томографа.
Высокоэнергетический рентгеновский промышленный компьютерный томограф обычно использует в качестве источника лучей линейные ускорители электронов с энергией свыше 2 МэВ. Функция его системы передачи данных заключается в преобразовании, сборе, обработке и хранении сигналов, полученных детектором, для последующей реконструкции изображения. Это высокоэнергетический рентгеновский промышленный компьютерный томограф. основные компоненты. В высокоэнергетическом рентгеновском промышленном КТ количество детекторов относительно велико, а особенности сканирования в реальном времени требуют, чтобы система передачи данных обладала такими характеристиками, как большая емкость, высокая скорость и высокая надежность. Для системы передачи данных промышленного КТ в литературе [1] используется шина RS232 для передачи данных с главным компьютером; в литературе [2] разработана система передачи данных на основе шины AT; в литературе [3-4] используется система сбора данных и управления на основе шины PCI. Документ [5] использует технологию шины USB1.1 для передачи данных, улучшает производительность передачи и снижает стоимость разработки; Документ [6] предлагает промышленную систему сбора и передачи данных КТ на базе процессора Nios II и интерфейса USB. Это решение может передавать данные измерений в 64 каналах модуля сбора данных на ПК в режиме реального времени. Из этого видно, что в промышленных системах передачи данных КТ обычно используются шины ISA и PCI, причем в настоящее время PCI является основной. Максимальная скорость передачи данных по шине ISA составляет 8,33 Мбит/с. Низкая скорость передачи данных может привести к возникновению узких мест. Хотя скорость передачи данных по шине PCI достигает 133 Мбит/с, она имеет такие недостатки, как сложность установки на месте, громоздкость проводки, высокая цена, плохая масштабируемость и трудности с защитой от электромагнитного излучения. Преимуществами шины USB являются простота подключения, легкость расширения (можно подключить до 127 внешних устройств), низкое потребление системных ресурсов (только один IRP), отсутствие конкуренции на шине и высокая скорость передачи данных (скорость передачи данных по протоколу USB2.0 составляет 480 Мбит/с). [7-8], поэтому внедрение технологии шины USB в высокоэнергетические промышленные ККТ может эффективно решить недостатки систем передачи данных на базе шин ISA и PCI.
1 Структура системы В качестве микросхемы USB-интерфейса в данной системе передачи данных используется микросхема CY7C68013A (далее FX2) из серии EZ-USBFX2 компании Cypress. Прошивка микросхемы хранится на хосте, а не внутри микросхемы. Обновление кода не составляет труда. В основном включает в себя трансивер USB2.0, движок последовательного интерфейса (SIE), усовершенствованный 8051, 16 КБ ОЗУ, 4 КБ FIFO памяти, интерфейс ввода/вывода, шину данных, шину адреса и общий программируемый интерфейс (GP) IF)[9] . Система передачи данных использует метод SlaveFIFO, в основном основанный на FX2, и завершает передачу данных под управлением FPGA. В качестве микросхемы FPGA используется EP1C6Q240C8N из серии Cyclone компании Altera. Состав системы показан на рисунке 1.
На рисунке 2 представлена схема аппаратных соединений между FX2 и FPGA. На рисунке IFCLK используется для вывода тактового сигнала внутреннего источника тактовых импульсов, а FLAGA-FLAGD - для сообщения о различных состояниях FIFO, указывающих на статус "FIFO full" или "FIFO empty". Эти выводы связаны с F Терминал ввода/вывода PGA подключен ПЛИС определяет уровень вывода и решает, когда читать или записывать данные в FIFO; SLOE используется как выходное разрешение для управления выводом терминала данных FIFO; SLRD - терминал управления данными чтения FIFO, управляемый ПЛИС A выводит высокий и низкий уровни для управления чтением данных; SLWR - терминал управления данными записи FIFO, и ПЛИС GA выводит высокий и низкий уровни для управления записью данных; FD[15:0] - шина данных FIFO, ее ширина может составлять 8 или 16 бит. В системе передачи используется 16 бит, что определяется программой микропрограммы; FIFOADR[1:0] - это выбор микросхемой буфера конечной точки, который следует поместить на шину FD.