便携式全数字相控阵超声成像系统的设计

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1、摘要论文题目。便携式全数字相控阵超声成像系统的设计研究生姓名：鲁凡水导师姓名。学校名称：赵兴群东南大学随着电子技术和计算机技术的迅速发展，B型超声诊断技术发展极为迅速，己在医学诊断和工业检测中得到广泛应用。医疗和工业领域对便携式超声日益增长的需求，促使了超声仪器不断向小型化、便携式方向发展，因此便携式全数字相控阵超声成像设备成为了研制的热点。论文首先根据超声相控阵的基本原理，利用Matlab对相控阵发射延时进行了仿真计算；然后提出了基于FPGA+USB2．0总线的系统架构，并利用新型超声前端芯片AFE5804开发便携式全数字相控阵超声成像系统的方案，接着对成像系统的硬件设计及软件设计

2、进行了详细叙述；最后对成像系统进行了一系列实验，验证成像系统性能。成像系统硬件设计部分包括硬件总体设计方案、相控阵超声发射和接收电路、AFE5804集成芯片应用设计、FPGA的选型、USB2．0接口电路的设计、以及成像系统的硬件抗干扰设计。成像系统软件设计部分包括FPGA的开发流程，FPGA内部各主要模块的工作原理及时序仿真，USB2．0固件框架程序编程及USB2．0驱动安装，客户端显示与控制程序的驱动通信函数的底层封装及用户界面的开发。经过实验验证，系统的实际成像质量与FieldII仿真结果基本符合，达到了设计预期目标。关键词l便携式，全数字，相控阵，FPGA，USB2．0Abst

3、ractSubject：DesignofPortableAll--digitalPhased··arrayUltrasonicImagingSystemName：LuFan．shuiProfessor：ZhaoXing-qunUniversity：SoutheastUniversityWitlltherapiddevelopmentofcomputerscienceandelectronictechnology,B-modeultrasounddiagnosishasextremelyrapiddevelopment，whichhasbeenappliedinmedicaldiagn

4、osticsandindustrialtestingfields．ThedemandofmedicalandindustrialfieldspromotesthedevelopmentofultrasonicapparatustOsmallandportable．Sothedesignofportableall-digitalphased—arrayultrasonicimagingapparatushasbecomearesearchhotspot．Accordingtothetheoryofphased-arrayultrasonicimaging，phasedarraytime

5、delaysimulationWascalculatedbyMatlabfirstly．ThenadesignschemefordigitalphasedarrayultrasonicimagingsystemwhichbasedonstructureofFPGAplusUSB2．0busandanewlli曲lyintegratedfront-endchipAFE5804Waspresented．Thenhardwareandsoftwaredesignoftheimagingsystemwerediscussed．Finallyimagingexperimentsweredone

6、toverifysystemperformance．Thehardwaredesignincludestheoverallhardwaredesignofthesystem，thedesignofultrasonictransmittingandreceivingcircuit，theapplicationofAFE5804，theselectionofFPGA，thedesignofUSBtransmissioncircuit,andtheanti-jammingdesignusedinthissystem．Thesoftwaredesignincludesthedevelopme

7、ntprocessofFPGA，theoperationsoftheFPGAintemalmodulesandtheirtimingsimulations，theUSBfirmwareframworksandtheinstallationofUSBdrivers，thebottompackageofcommunicationfunctionsandthedesignofuserinterface．Experimentalresultsshowthatthe