基于现场可编程门阵列的高通量可级联超声成像系统的设计与实现
汪纪伟
杜利东
张坤
周鹏
吴庞
方震
中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094;中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049
摘要：针对心脏三维成像等高通量成像应用,本研究设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高通量、可级联超声成像系统.首先,采用模块化设计 256 通量 PCIe FPGA 超声硬件系统,并构建了"一主三从"的同步级联架构,以保障硬件电路的可靠性与跨板数据时序同步;其次,针对高速链路,设计基于自适应时序训练的高速 LVDS 数据处理方法与基于 AXI 总线的FPGA 传输机制,实现多通道数据稳定对齐、缓存与高速上行.测试结果表明,本系统电源稳定有效;可稳定实现中心频率 5 MHz、电压±70 V、脉冲重复频率2 kHz 高压脉冲的激励与接收;DDR4 缓存带宽≥8 GB/s,PCIe 传输带宽≥5 GB/s;基于心血管模拟系统的收发一体化测试显示回波信号清晰.该系统可为高通量超声成像的低功耗硬件实现与实时数据处理提供可行方案,具有良好的应用前景.
关键词：超声成像现场可编程门阵列高通量成像AXI总线高速数据传输
分类号：R318(医用一般科学)
资助基金：国家自然科学基金(62371441)北京市自然科学基金-小米创新联合基金重点项目(L253012)中国科学院空天信息创新研究院科学与颠覆性技术项目(E3Z209010F)
论文发表日期：2026-06-30
在线出版日期：2026-09-11（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 182-189 )
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