一種醫療CT數據采集系統解決方案

　　2.3 源同步模塊的具體實現

　　本CT數據采集系統采用SPARTAN6 FPGA進行數據源同步的發送和接收。本小節具體介紹源同步數據的接收部分，數據的發送部分的實現方式基本相同。在源同步的接收端，將IOB配置成雙端模式，通過IOB接收來自發送端的時鐘和數據，將接收到的LVDS雙端信號經過IBUFGDS模塊變為單端信號。由于SPARTAN6的IOB中自帶IDELAY數據延遲模塊和ISERDES數據串并轉換模塊，因此將單端的時鐘信號輸入到IDELAY模塊進行時鐘的延遲控制和ISERDES串并轉換，然后再將該時鐘通過BUFIO2輸入到BUFPLL進行倍頻得到接收端的快時鐘和供內部使用的慢時鐘。數據的對齊則是通過狀態機控制其IOB中的SERDES模塊和IDELAY模塊，數據的接收是通過BUFPLL得到的快速時鐘，數據的處理是通過BUFPLL得到的慢時鐘。

　　3 標準以太網幀的實現

　　3.1 方案論證

　　傳統的以太網通信通常會有10M，100M，1000M，甚至更高的速率，在CT數據采集卡中，傳統的100M以太網無法滿足要求，必需采用1000M甚至更高的以太網進行數據的傳輸。用FPGA實現以太網最簡單的方法是使用FPGA的軟核或者自帶的硬核，比如通常我們所說的NOISII，EDK，嵌入在FPGA里面的ARM等，甚至我們可以采用傳統的FPGA + ARM的方式來達到我們所要求的設計目標。為了最大限度的降低成本，本設計采用SPARTAN6 LX45T進行數據的采集，在FPGA中實現以太網，最先考慮的是用軟核去實現，軟核實現不需要深入了解底層原理及具體的通信協議，相對簡單。但軟核有個不足，軟核的速率達不到我們的要求，據有關資料顯示，基于spartan6系列的軟核實現以太網，主頻不到100M，通信速率遠遠達不到1000M，因此要在spartan6中實現標準1000M以太網只能采用純邏輯的方式進行數據楨格式的轉換。

　　3.2 以太網標準及實現手段

　　傳統的OSI七層體系(如圖2)^[4]：應用層，表示層，會話層，運輸層，網絡層，數據鏈路層，物理層;TCP/IP的結構體系分為：應用層，運輸層，網絡層，數據鏈路層和物理層，實現完整的以太網通信必須具備完整的4層結構體系。完整的以太網協議簇龐大，用純邏輯實現整個協議簇將消耗大量的FPGA資源，且工作量大，仿真工作復雜。考慮到CT數據采集的特點，采用點對點的以太網通信并不需要絕對完整TCP/IP協議簇，采用自定制的方式將達到我們的設計要求且實現方便。因此，采用MAC地址固定，IP地址自獲取的方式(接收arp廣播并提取對方IP，將對方IP最后一位加1，設定為FPGA端的IP地址)，不另外編寫ICMP等協議，將大大減少項目開發的時間。