基于正交矢量放大的MRS信號采集模塊設計---- 采集模塊硬件設計(三)

電阻R28起電流保護作用，從主控板來的外同步信號經過接口P8輸入6N137，6N137輸出OSY信號到CPLD.

第五章采集模塊軟件實現(xiàn)

5.1 JLMRS儀器主控軟件工作過程

核磁共振找水儀的主控軟件工作過程如下：

首先系統(tǒng)初始化，包括軟件初始化設置以及硬件初始化設置。軟件初始化包括載入系統(tǒng)默認參數(shù)、調取注冊表中該軟件參數(shù)及儀器工作參數(shù)信息，如疊加次數(shù)，傳送頁數(shù)據(jù)量、建立數(shù)據(jù)文件等；硬件初始化包括設置當?shù)氐腖amor頻率值、開始采集時間、采集時間等。

初始化系統(tǒng)后，上位機給大功率電源模塊傳送工作過程中所需要的電壓，電源模塊達到所設定值時，通知上位機。上位機收到電壓準備好命令后，發(fā)射控制模塊和脈沖產生模塊產生發(fā)射脈沖，并開始發(fā)射。此時線圈、配諧電容以及發(fā)射模塊組成諧振回路，線圈上產生當?shù)豯amor頻率的正弦大功率激發(fā)脈沖，由線圈輻射的電磁場激發(fā)地下水中氫質子發(fā)生核磁共振現(xiàn)象，發(fā)射一定時間（發(fā)射時間，一般為40ms）后停止發(fā)射。由于發(fā)射停止后線圈上還存有殘余能量，此時需要將線圈上及回路中其他部件上的殘余能量釋放掉，故系統(tǒng)需要在一定時間（即死區(qū)時間1）內通過特定電路釋放能量。釋放能量完畢后，系統(tǒng)通過切換開關線圈切換至接收狀態(tài)，因切換開關切換過程本身存在一定延時，且自身的干擾，故切換過程需要有一定的延時（即死區(qū)時間2），延時結束后，信號采集模塊采集信號。采集完畢后，將數(shù)據(jù)傳送至上位機，并進行數(shù)據(jù)的處理與解釋。

由主控軟件的工作過程可知，采集模塊首先需要設定Lamor頻率值、開始采集時間、采集時間等。設置Lamor頻率值是為了確定采樣率，本采集模塊采用1/4倍Lamor頻率的采樣率來進行采集。系統(tǒng)開始發(fā)射后，采集模塊要在線圈回路中的殘余能量釋放完并且切換開關切換到接收狀態(tài)后才能開始采集，所以需要設定開始采集時間（大于死區(qū)時間1+死區(qū)時間2）。

5.2通訊協(xié)議格式

5.2.1儀器系統(tǒng)通訊協(xié)議

核磁共振找水儀的通訊協(xié)議（Protocol）采用SYRIS的一種標準通訊協(xié)議，協(xié)議格式如表5.1所示。

詳細說明如下：

SOH和END都是一個字節(jié)的控制字符：

SOH：控制器端定義為 ＜0x09＞：上位機向下位機傳送數(shù)據(jù)及指令；

設備端定義為 ＜0x0A＞：下位機向上位機傳送數(shù)據(jù)。

END：控制器及設備端均固定為＜0x0D＞

其中為＜0x＞十六進制表示法。

TYPE：為標志號，固定為一個字節(jié)，本儀器通訊協(xié)議此位固定為A.

ID：為設備號，固定為一個字節(jié)，本采集模塊的ID位為S.當上位機控制器端傳送的ID值與模塊地址編號相同時，該模塊將會接收控制器端所傳送的數(shù)據(jù)，而模塊響應時，也會傳回相同的地址編號。

FC：是通訊功能碼（Function Code）。

DATA：數(shù)據(jù)段，其大小為不固定字節(jié)，根據(jù)設備的命令不同字長而不等。

BCC：錯誤檢查代碼（BCC CHECK）為兩個字節(jié)，校驗方法采用累加和的方法，第一個字節(jié)為高位，第二個字節(jié)為低位。

上位機對下位機的操作，無論成功與否，下位機均發(fā)送返回指令。

返回操作命令字：

成功返回：' S '

校驗錯誤：' B '

功能錯誤：' W '

操作錯誤：' C `

5.2.2采集模塊通訊協(xié)議

模塊說明：本模塊為數(shù)據(jù)采集模塊，本模塊ID號為S（0x53）。

本模塊協(xié)議固定格式頭為：

發(fā)送（HEX）：09 41 53；返回（HEX）：0A 41 53.

本模塊FC功能表表5.2所示。

FC.P
＜發(fā)送協(xié)議格式＞

此功能碼是上位機向采集模塊發(fā)送Lamor頻率、采集時間、開采時間等參數(shù)。

DATA：如設置Lamor頻率為2300（08FC），采集時間為250（00FA），開采時間為90（5A），則發(fā)送的10個數(shù)據(jù)參數(shù)為：

30H，38H，46H，43H，30H，30H，46H，41H，35H，41H

＜返回協(xié)議格式＞

采集模塊向上位機返回信息。