一种便携式超声波检查装置

1.本技术涉及超声波检查领域，尤其涉及医用的便携式超声波检查装置。


背景技术：

2.超声波检查是医生常用的检查方式，可以辅助医生进行诊断，广泛应用在胎儿、泌尿生殖系统、肝脾肾等的检查上，与x射线、ct检测和磁共振成像并成为4大医学成像技术。超声波属于机械波，没有电离辐射的危害，在规定的条件下，基本不会对人体产生危害。目前常用的超声波检查设备主要有两种，一种是在例如医院b超室的超声波检查仪，一种是便携式的超声波检查仪。便携式超声波检查仪由于其体积小、方便携带等特点，广泛应用在抗震救灾、医生义诊、体育比赛等中受伤人员的病情诊断中。
3.由于计算机技术的快速发展，芯片体积越来越小，功能越来越强大，而能耗越来越低，供医疗设备厂商选择的芯片也越来越多，例如arm芯片、dsp芯片、fpga芯片、cpld芯片等。由于arm处理器具有高性能、低成本等特点，fpga具有优秀的数字处理能力，便携式超声波检查仪目前常用的架构为arm+fpga架构，其中arm芯片以嵌入式linux作为操作系统，负责输入、输出、显示、逻辑控制等，fpga及前端电路负责对采集的超声波反射波的进行处理，例如噪声过滤、信号放大等。
4.虽然便携式超声波检查仪给医务人员带来了方便，但是由于超声波检查是一种动态检查，在使用便携式超声波检查仪过程时，发现有时会出现卡顿现象，卡顿严重时，会强烈干扰医务人员的判断。
5.因此，如何在有限资源的情况下提高便携式超声波检查设备的性能是便携式超声波检查设备面临的重要问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供了一种便携式超声波检查装置，利用该可以解决采用fpga和ram之间数据处理速度差异导致便携式超声波检查设备画面卡顿的问题。
7.一方面，本发明提供了一种便携式超声波检查装置，所述装置采用fpga+arm架构，至少包括超声探头、fpga、arm和显示设备，fpga芯片和arm芯片之间采用乒乓方式传输数据，所述装置至少包括以下模块：
8.时间监测模块，若fpga向第一数据缓冲区写入数据，则获取从控制电路控制fpga向第一数据缓冲区写入数据的控制信号on，到写满第一数据缓冲区的时间t1，同时获取从控制电路控制arm从第二数据缓冲区读取数据的控制信号on，到读取完毕时间t2；
9.若fpga向第二数据缓冲区写入数据，则获取从控制电路控制fpga向第二数据缓冲区写入数据的控制信号on，到写满第二数据缓冲区的时间t3，同时获取从控制电路控制arm从第一数据缓冲区读取数据的控制信号on，到读取完毕时间t4；
10.判断模块，若t1
‑
t2>t1，或者t3
‑
t4>t1，则触发第一调整模块；若t2
‑
t1>t2，或者t4
‑
t3>t2，则触发第二调整模块；其中t1、t2分别为正数的第一时间阈值和第二时间阈值；
11.第一调整模块，用于将fpga中的图像数据预处理链中的模块转移到arm中执行；
12.第二调整模块，若arm中执行有fpga中的图像数据预处理链中的模块，则将模块转移到fpga中执行。
13.优选地，所述图像数据预处理链是fpga对图像数据进行预处理时，按照处理过程划分的功能模块组成的链。
14.优选地，所述第一调整模块和第二调整模块中的模块转移是指，将待转移模块在源芯片的执行链中去除，并在目的芯片的执行链中添加，所述源芯片和所述目的芯片为fpga芯片或arm芯片；所述待转移模块为所述图像数据预处理链中的模块。
15.优选地，其中fpga的执行链为所述图像数据预处理链，arm的执行链为arm读取数据缓冲区数据后到数据写入framebuffer的过程划分的功能模块组成的链。
16.优选地，若所述待转移模块的转移导致反复触发第一调整模块和第二调整模块，则增大t1和t2。
17.优选地，所述第二调整模块还用于，在arm中没有执行有fpga中的图像数据预处理链中的模块，且t2
‑
t1>t3或t4
‑
t3>t3，则将arm从数据缓冲区读取的数据经坐标变换后直接存储到framebuffer中；所述t3为大于t2的第三时间阈值。
18.优选地，所述控制电路的输出的控制信号变化频率和所述便携式超声波检查设备中的显示设备的刷新频率相同，控制电路的信号变化周期大于t1、t2、t3、t4的任一个。
19.优选地，所述将fpga中的图像数据预处理链中的模块转移到arm中执行，具体是按照模块在图像数据预处理链中的顺序，从后往前的顺序选择要转移的模块；
20.所述若arm中执行有fpga中的图像数据预处理链中的模块，则将模块转移到fpga中执行，具体是按照模块在图像数据预处理链中的顺序，从前往后的顺序选择要迁移的模块。
21.优选地，根据arm对图像数据的处理流程构建arm的图像数据处理链，当arm的负载或者能耗高于阈值，且t2
‑
t1>t2或者t4
‑
t3>t2，则将arm图像数据处理链中的模块迁移到fpga中。
22.优选地，采用动态模块划分方法，所述动态模块划分方法是指将部分待迁移模块紧邻的模块的部分功能划分给待迁移模块，然后将重新划分后的待迁移模块转移到目的芯片。
23.本发明根据对fpga和arm之间利用乒乓数据传输方式的时间的监控，对fpga和arm执行的程序进行调整，若fpga写入缓冲区的速度较慢，则将fpga中的部分功能转移到arm，反之则将arm中的部分功能转移到fpga，进而降低对应芯片的负载，提高数据处理速度，防止在利用乒乓数据传输方式传输数据时，fpga和arm数据处理速度差异加大导致画面卡顿的问题。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为fpga和arm之间采用乒乓方式传输数据的示意图；
26.图2为图像数据预处理链结构。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
29.图1示出了在fpga和arm之间采用乒乓方式进行数据传输的方式(第一数据缓冲区和第二数据缓存区的控制电路未示出)，在第一个时间周期，fpga向第一数据缓冲区写入数据，同时arm从第二数据缓冲区读取数据，在第二时间周期，fpga向第二数据缓冲区写入数据，同时arm从第一数据缓冲区读取数据，如此反复，这样就可以将数据从fpga传输到arm中。
30.理想的情况是，每次fpga向第一或者第二数据缓冲区写入数据完毕，arm在同一时间从第一或者第二数据缓冲区读取数据完毕。但是由于fpga和arm的性能不同，而且由于他们还要完成其他任务，例如arm接收医务人员的控制指令，这就会导致fpga和arm的数据处理速度不同，进而导致二者传输数据速度的不一致，出现一方等待另一方完成的情况，这不仅会造成超声波图像的卡顿，而且也会浪费便携式超声波检查设备的资源，导致空闲的资源无法合理的被利用。
31.针对上述问题，本发明在一个实施例中，提供了一种便携式超声波检查装置，所述装置采用fpga+arm架构，至少包括超声探头、fpga、arm和显示设备，fpga芯片和arm芯片之间采用乒乓方式传输数据，所述装置至少包括以下模块：
32.时间监测模块，若fpga向第一数据缓冲区写入数据，则获取从控制电路控制fpga向第一数据缓冲区写入数据的控制信号on，到写满第一数据缓冲区的时间t1，同时获取从控制电路控制arm从第二数据缓冲区读取数据的控制信号on，到读取完毕时间t2；
33.若fpga向第二数据缓冲区写入数据，则获取从控制电路控制fpga向第二数据缓冲区写入数据的控制信号on，到写满第二数据缓冲区的时间t3，同时获取从控制电路控制arm从第一数据缓冲区读取数据的控制信号on，到读取完毕时间t4；
34.判断模块，若t1
‑
t2>t1，或者t3
‑
t4>t1，则触发第一调整模块；若t2
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t1>t2，或者t4
‑
t3>t2，则触发第二调整模块；其中t1、t2分别为正数的第一时间阈值和第二时间阈值；
35.第一调整模块，用于将fpga中的图像数据预处理链中的模块转移到arm中执行；
36.第二调整模块，若arm中执行有fpga中的图像数据预处理链中的模块，则将模块转
移到fpga中执行。
37.在一个实施例中，第一数据缓冲区和第二数据缓冲区为fpga的sram。在便携式超声波检查设备启动且没有触发第一调整模块和第二调整模块的情况下，构建fpga的图像数据预处理链，arm的图像数据处理链，为了区分调整后的处理链，也可将此时的图像数据预处理链和图像数据处理链成为初始图像数据预处理链和初始图像数据处理链。在不引起混淆的情况下，调整前后的处理链都可以成为处理链。
38.在一个具体实施例中，所述图像数据预处理链是fpga对图像数据进行预处理时，按照处理过程划分的功能模块组成的链。
39.在一个具体实施例中，所述第一调整模块和第二调整模块中的模块转移是指，将待转移模块在源芯片的执行链中去除，并在目的芯片的执行链中添加，所述源芯片和所述目的芯片为fpga芯片或arm芯片；所述待转移模块为所述图像数据预处理链中的模块。
40.经过第一调整模块或者第二调整模块的调整后，fpga的图像数据预处理链中最后一个模块将图像数据写入到第一数据缓冲区或者第二数据缓冲区，arm读取第一数据缓冲区或者第二数据缓存区中的数据，并利用arm中调整后的图像数据处理链的模块按照在图像数据处理链中的顺序处理数据。
41.在一个具体实施例中，其中fpga的执行链为所述图像数据预处理链，arm的执行链为arm读取数据缓冲区数据后到数据写入framebuffer的过程划分的功能模块组成的链。
42.在便携式超声波检查中，前端电路对采集的模拟信号进行滤波、放大等操作后将模拟信号转化为数字信号，fpga对数字信号进行边缘增强、信号处理、帧相关、扫描变换等处理，最后得到超声波数字图像，在一个实施例中，fpga的所述图像数据预处理链为边缘增强模块、信号处理模块、帧相关处理模块、扫描变换处理模块。由于超声波检查采用不同的方法，例如a型法、b型法、m型法、扇型法等，fpga对图像数据预处理的过程有差别，图2只是一个典型的图像数据预处理链示例，本发明对所述图像数据预处理链的具体模块和内容不作具体限定。
43.当t1
‑
t2>t1，或者t3
‑
t4>t1，说明fpga向数据缓冲区写入的速度小于arm读取速度，此时需要减轻fpga的负载，进而提高数据处理速度，此时将fpga的对图像数据的处理的部分功能迁移到arm中，例如将图2中的s4模块迁移到arm中执行。在一个实施例中，arm中可执行程序中包括与fpga对应模块的代码，这样当触发调整模块时，可以在arm中对预处理数据进行处理。在进行了上述操作后，若仍然t1
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t2>t1，或者t3
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t4>t1，可以继续将fpga中的图像数据预处理链中的模块进一步迁移到arm中。同样地，若t2
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t1>t2，或者t4
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t3>t2，则将转移到arm中的模块转移到fpga中。
44.在一个具体实施例中，若所述待转移模块的转移导致反复触发第一调整模块和第二调整模块，则增大t1和t2。例如在预设时间内，反复触发次数超过设置的预置，则判断出现了反复触发。
45.在另外一个具体实施例中，采用动态模块划分方法，所述动态模块划分方法是指将部分待迁移模块紧邻的模块的部分功能划分给待迁移模块，然后将重新划分后的待迁移模块转移到目的芯片。将部分功能划分给待迁移模块是按照功能在fpga中执行顺序选择的。
46.在一个具体实施例中，所述第二调整模块还用于，在arm中没有执行有fpga中的图
像数据预处理链中的模块，且t2
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t1>t3或t4
‑
t3>t3，则将arm从数据缓冲区读取的数据经坐标变换后直接存储到framebuffer中；所述t3为大于t2的第三时间阈值。
47.在一个具体实施例中，所述控制电路的输出的控制信号变化频率和所述便携式超声波检查设备中的显示设备的刷新频率相同，控制电路的信号变化周期大于t1、t2、t3、t4的任一个。
48.在一个具体实施例中，所述将fpga中的图像数据预处理链中的模块转移到arm中执行，具体是按照模块在图像数据预处理链中的顺序，从后往前的顺序选择要转移的模块；
49.所述若arm中执行有fpga中的图像数据预处理链中的模块，则将模块转移到fpga中执行，具体是按照模块在图像数据预处理链中的顺序，从前往后的顺序选择要迁移的模块。
50.在另外一个实施例中，也可以根据arm对图像数据的处理流程构建arm的图像数据处理链，当arm的负载或者能耗高于阈值，且t2
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t1>t2或者t4
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t3>t2，则将arm图像数据处理链中的模块迁移到fpga中。
51.本发明所述的各个实施例可以进行组合以实现对应的技术方案。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd
‑
rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。