基于FPGA的多光谱眼底成像仪硬件系统设计

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随着光电技术的发展和医疗设备的进步,新技术不断被应用到实际的手术当中。在视网膜成像领域,实现了从最早的检眼镜到更为便捷的眼底相机技术的变革。但传统的眼底相机因为功能简单导致其使用具有很大局限性,对很多眼科疾病的筛查都不能提供准确的信息。多光谱眼底分层相机的优点在于能够对眼底不同深度的组织图像进行获取,而很多疾病像早产儿视网膜病变、糖尿病并发症等引起的视网膜突变会出现在眼底不同深度的组织,因此获得多光谱眼底分层图像能更早的发现病情并提供医疗依据,避免错过最佳医治时间。论文重点研究了全自动多光谱眼底分层相机的电路控制系统,其中包括发光二极管光源(LED)控制模块和高清多媒体接口(HDMI)转低压差分信号接口(LVDS)信号转接模块。LED时序控制模块包括现场可编程门阵列(FPGA)电路正常运转所需的外围电路、计算机与FPGA进行通信的接口电路、FPGA的I/O口电路、电平转换电路、FPGA信号增强电路和大功率的LED驱动电路。HDMI转LVDS信号转接模块主要包括其中包括HDMI接口电路、HDMI接收电路及LVDS接口电路。文中详细介绍了各个功能电路的器件选型及特点,完成了两个控制模块的电路原理图和印制电路板(PCB)设计。论文对所设计的两个控制模块进行了FPGA程序设计,通过添加逻辑设计模块来实现制定的功能需求。本文中的两个模块主要通过使用Verilog语言在FPGA的FPGA逻辑部分来实现。LED控制模块的FPGA程序设计主要包括系统时钟模块、按键检测及消抖模块和LED时序控制模块。HDMI转LVDS转换模块程序设计主要包括HDMI采集芯片ADV7611采集计算机数据调试和LVDS液晶屏驱动显示。论文对设计制作的FPGA开发板和程序进行了多种测试实验,测试结果表明,两块控制模块的开发板功能正常,相互连接正确,各模块可协同运行,能够完成系统交付的任务。
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