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随着EDA技术及微电子技术的飞速发展,单个芯片上的逻辑门数的增加,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)的性能有了大幅度的提高,FPGA的功能和处理能力越来越强。基于FPGA的嵌入式系统设计为现代电子产品的设计带来了更大的灵活性,以Altera公司开发的Nios II软核处理器为核心的SOPC(System On Programmable Chip)系统便是把嵌入式系统应用在FPGA上的典型例子,Altera公司开发的基于SOPC技术的Nios II嵌入式处理器,是一个可变结构的、通用型的32位RISC嵌入式处理器,用户可以非常方便地使用SOPC Builder系统开发工具设计构造以处理器为基础的系统,针对自己的要求配置Nios II软核、Avalon总线及外围的接口系统。基于FPGA的Nios II具有高性能、高灵活性、丰富的IP核库支持等特点,深受设计者的青睐,然而国内关于这方面的相关应用和研究还相对较少,本文将尝试着把Nios II软核处理器系统应用到医用超声诊断系统中去,实现对系统的处理和控制功能。本文将在FPGA上设计一套基于Nios II控制系统实现对医学多普勒超声诊断信号的处理传输,系统采用Altera公司Cyclone系列的EPlC12Q24017 FPGA芯片嵌入Nios II32位软核作为控制CPU,首先在系统功能定义的基础上提出了在多普勒超声诊断硬件系统中NiosII系统的设计方案,并对各个部分的功能做了说明。整个系统由数据采集模块、异步FIFO模块、FFT处理模块、DMA控制模块、总线接口模块构成。模拟信号送入后,经两片AD芯片AD7829分别将I路信号和Q路信号转换成数字信号,送入异步FIFO中缓冲,然后进行FFT处理。SOC控制AD7829的启动转换和读取转换,结果经过简单的处理,将数据送入FIFO缓存。在FPGA上利用Altera提供的宏功能模块(Megafunctions/LPM)实现FIFO存储功能,基于Altera公司提供的FFT V2.2.1IP核实现了复数FFT算法,将FFT算法加入到Nios嵌入式处理器指令集中,尝试着用Nios软核处理器系统实现对医用超声经颅多普勒血流信号诊断系统的控制功能。增强了Nios系统的实时处理能力。Nios II在超声信号处理系统中的应用,是超声信号处理系统设计的一种新方法。它将DSP、FPGA、MCU的功能集成在一起,使SOPC成为可能,具有重要的现实意义。