利用NI FlexRIO開發(fā)高速、緊湊型OCT成像系統(tǒng)

　　下一代方案

　　為了對(duì)新的架構(gòu)進(jìn)行原型制作，我們使用通過(guò)NI LabVIEW FPGA模塊 的NI FlexRIO FPGA模塊。NI LabVIEW FPGA模塊是一種圖形設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可以無(wú)需知道VHDL編碼設(shè)計(jì)FPGA電路。NI FlexRIO 把可互換、可定制的I/O適配器模塊與PXI或者PXI Express總線中的用戶可編程FPGA模塊結(jié)合在一起。

　　對(duì)于I/O，我們使用定制的適配器模塊，把用于數(shù)據(jù)采集的高速ADC(100 MS/秒、12位分辨率)與用于激光掃描器控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)電路(50 kS/秒、12位分辨率)結(jié)合在一起。通過(guò)使用NI FlexRIO對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行原型制作，我們能夠快速獲得工作方案并且確定是否需要改動(dòng)。我們最初使用LabVIEW在主機(jī)端開發(fā)算法(FFTs、內(nèi)插和直流偏移)。在驗(yàn)證算法之后，這些算法被移至FPGA上，以加快處理性能。而且，由于I/O從為主機(jī)電腦提供PCI Express接口的FPGA后端分離，我們可以快速確定需要的硬件變更。 在證實(shí)硬件和固件的運(yùn)行令人滿意后，我們非常有信心地把算法移到了具有相同的規(guī)格、且更易部署的PCI Express板卡上。圖3表示新的系統(tǒng)配置。

　　實(shí)現(xiàn)更快處理并且減少系統(tǒng)體積

　　獲取數(shù)據(jù)后，在FPGA中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且把數(shù)據(jù)送回至電腦。在把處理從電腦移至FPGA后，我們發(fā)現(xiàn)速度明顯加快，并且明顯提高了視頻顯示率。與以前10幀/秒的圖像顯示率相比，借助新的基于FPGA的系統(tǒng)配置，我們實(shí)現(xiàn)了40幀/秒的圖像顯示率，或者說(shuō)性能提高了四倍。

　　我們的系統(tǒng)現(xiàn)在可以更快地顯示物體(包括人體器官和其他移動(dòng)的樣品)的圖像。而且，新的基于FPGA的系統(tǒng)可以提供實(shí)時(shí)測(cè)量信號(hào)處理，通過(guò)消除測(cè)量和顯示之間的延遲，提高顯示性能。圖4表示成像系統(tǒng)的LabVIEW面板。

　　在常規(guī)系統(tǒng)配置中，我們需要兩個(gè)裝置 – 用于數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化儀和用于控制掃描器的D/A 板卡。我們還需要進(jìn)行額外布線，使裝置同步。借助新的平臺(tái)，我們可以在單一模塊中合并數(shù)據(jù)采集并且控制I/O，并且利用FPGA使這兩種功能同步，因此可以更加容易地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建、接線和配置。另外，由于不再需要進(jìn)行額外接線，我們可以節(jié)省空間。

　　由于系統(tǒng)體積減少，我們可以人工搬運(yùn)整個(gè)系統(tǒng)，增加產(chǎn)品在各種地方中的新應(yīng)用。