用于硬件组件之间的输入和输出的系统及方法
【专利说明】用于硬件组件之间的输入和输出的系统及方法
[0001]相关申请本申请涉及美国专利申请号14/051137(2013年10月10日提交，标题为“SYSTEM ANDMETHOD FOR SYNCHRONIZING NETWORKED COMPONENTS”)，通过引用将其完整地结合到本文中。
技术领域
[0002]一般来说，本文所公开的主题涉及硬件(Hff)组件之间的通信。
【背景技术】
[0003]许多行业要求硬件系统组件相互之间以极高速度并且以高可靠性进行通信。例如，医疗图像获取要求各种子系统之间的高速取样和信令。医疗图像获取系统可能是CT、MR1、X射线、PET、SPECT或其它诊断系统。其它示范行业是汽车、航空、机车、制造等行业。常规通信方法是使用定制布线中的物理导线在子系统之前传送数字输入和输出(10)信号。当新特征需要附加信令时，系统可要求处理器、电路板和布线的物理重新设计以进行适应。这能够导致问题，特别是在具有长使用期限的硬件产品或者安装于难以接近位置的硬件中。此外，一些系统因系统布局或空间限制而无法具有附加布线或物理修改。
[0004]需要一种组网通信系统，其提供硬件组件之间的可靠通信以及调整通信系统的灵活性，而无需电路板的重新设计以及对通信布线的物理调整。
【发明内容】
[0005]按照一实施例，公开一种通信系统，包括第一通信单元；第一硬件设备，连接到第一通信单元；第二通信单元；网络结构，连接第一通信单元和第二通信单元；其中第二通信单元接收硬件控制信号，将硬件控制信号转换为包含执行时间的网络帧，并且经由网络结构将网络帧传送给第一通信单元；其中第一通信单元接收网络帧，将网络帧转换为复制硬件控制信号，并且将复制硬件控制信号传送给第一硬件设备；以及其中第一硬件设备在执行时间基于复制硬件控制信号来执行动作。如果硬件控制信号状态保持被断言，则第二通信单元能够传送周期刷新帧。
[0006]此外，通信系统能够具有:第一通信单元，在接收相关网络帧之后而在执行时间之前，向硬件设备发送预先通知信号；以及第一硬件设备，在接收预先通知信号之后而在执行时间之前，执行与复制硬件控制信号相关的预备功能。该系统还能够具有连接到第二通信单元的第二硬件设备；其中第二通信单元接收包含硬件控制信息和第二执行时间的第二网络帧，将第二网络帧转换为复制硬件控制信号，并且在执行时间将复制硬件控制信号传送给第二硬件设备。
[0007]协调动作或调度事件也是该系统的一个方面，其中具有:第三通信单元，连接到网络结构；第三硬件设备，连接到第三通信单元；其中第三通信单元接收网络帧，将网络帧转换为复制硬件控制信号，并且将复制硬件控制信号传送给第三硬件设备；以及其中第三硬件设备基于复制硬件控制信号来执行与第一硬件设备的协调动作。第一通信单元能够包括:缓冲器；以及第一通信单元，能够将用于传输到第一硬件设备的多个硬件控制信号及其相应执行时间存储在所述缓冲器中。这支持流水线技术。
[0008]按照一实施例，公开一种用于具有连接多个通信单元的网络结构的通信系统的通信方法，包括:在源通信单元从源硬件装置接收硬件控制信号；由源通信单元将硬件控制信号转换为一个或多个RTL帧，RTL帧包含执行时间；通过网络结构将RTL帧从源通信单元传送到一个或多个目标通信单元；在一个或多个目标通信单元接收RTL帧；由一个或多个目标通信单元将RTL帧转换为复制硬件控制信号；将复制硬件控制信号存储在一个或多个目标通信单元中，直到执行时间为止；在执行时间由相应的一个或多个目标通信单元将复制硬件控制信号传送给一个或多个目标硬件装置。
[0009]该方法还能够包括:由多具目标通信单元在同一执行时间将复制硬件控制信号传送给其相应目标硬件装置；以及由目标硬件装置基于复制硬件控制信号来执行协调动作。此外，该方法能够包括:在接收相关网络帧之后而在执行时间之前将预先通知信号从至少一个目标通信单元传送给其相应目标硬件装置；以及由相应目标硬件装置在接收预先通知信号之后而在执行时间之前执行与复制硬件控制信号相关的预备功能。
[0010]按照一实施例，公开一种通信方法，包括:从网络结构接收网络帧，该网络帧包含硬件控制信号信息和执行时间；将网络帧转换为复制硬件控制信号；以及在执行时间将复制硬件控制信号输出到硬件设备，以完成动作。此外，每个帧可包含优先级字段、操作码字段和数据有效载荷信息。
[0011]系统和方法能够采用在扫描架控制板上实现的第一通信单元以及具有作为X射线管、图像探测器、准直仪或数据获取系统其中之一的硬件设备来实现。协调动作能够是成像动作。网络结构、硬件装置和通信单元能够至少由医疗成像扫描架来支承。
[0012]技术方案1:一种通信系统，包括:
第一通信单元；
第一硬件设备，连接到所述第一通信单元；
第二通信单元；
网络结构，连接所述第一通信单元和所述第二通信单元；
其中所述第二通信单元接收硬件控制信号，将所述硬件控制信号转换为包含执行时间的网络帧，并且经由所述网络结构将所述网络帧传送给所述第一通信单元；
所述第一通信单元接收所述网络帧，将所述网络帧转换为复制硬件控制信号，并且将所述复制硬件控制信号传送给所述第一硬件设备；以及
所述第一硬件设备在所述执行时间基于所述复制硬件控制信号来执行动作。
[0013]技术方案2:如技术方案I所述的通信系统，其中:
所述网络结构是串行Rapid1。
[0014]技术方案3:如技术方案I所述的通信系统，其中:
所述第一通信单元在接收相关网络帧之后而在所述执行时间之前，向所述硬件设备发送预先通知信号；以及
所述第一硬件设备在接收所述预先通知信号之后而在所述执行时间之前，执行与所述复制硬件控制信号相关的预备功能。
[0015]技术方案4:如技术方案I所述的通信系统，其中:
所述第一通信单元在扫描架控制板上实现；以及
所述硬件设备是X射线管、图像探测器、准直仪或数据获取系统其中之一。
[0016]技术方案5:如技术方案I所述的通信系统，还包括:
第二硬件设备，连接到所述第二通信单元；
其中所述第二通信单元接收包含硬件控制信息和第二执行时间的第二网络帧，将所述第二网络帧转换为复制硬件控制信号，并且在所述执行时间将所述复制硬件控制信号传送给所述第二硬件设备。
[0017]技术方案6:如技术方案I所述的通信系统，还包括:
第三通信单元，连接到所述网络结构；
第三硬件设备，连接到所述第三通信单元；
其中所述第三通信单元接收所述网络帧，将所述网络帧转换为复制硬件控制信号，并且将所述复制硬件控制信号传送给所述第三硬件设备；以及
所述第三硬件设备基于所述复制硬件控制信号来执行与所述第一硬件设备的协调动作。
[0018]技术方案7:如技术方案6所述的通信系统，其中:
所述协调动作是成像动作。
[0019]技术方案8:如技术方案I所述的通信系统，其中:
除了硬件控制信号信息之外，所述网络帧还包含元数据或数据有效载荷信息。
[0020]技术方案9:如技术方案I所述的通信系统，其中:
如果所述硬件控制信号状态保持被断言，则所述第二通信单元传送周期刷新帧。
[0021]技术方案10:如技术方案I所述的通信系统，其中:
所述第二通信单元使用所述硬件控制信号的接收的时间和网络延迟常数来计算所述执行时间。
[0022]技术方案11:如技术方案I所述的通信系统，其中:
所述第一通信单元还包括缓冲器；以及
所述第一通信单元能够将用于传输到所述第一硬件设备的多个硬件控制信号及其相应执行时间存储在所述缓冲器中。
[0023]技术方案12:—种用于具有连接多个通信单元的网络结构的通信系统的通信方法，包括:
在源通信单元从源硬件装置来接收硬件控制信号；
由所述源通信单元将所述硬件控制信号转换为一个或多个RTL帧，所述RTL帧包含执行时间；
通过所述网络结构将所述RTL帧从所述源通信单元传送给一个或多个目标通信单元； 在所述一个或多个目标通信单元接收所述RTL巾贞；
由所述一个或多个目标通信单元将所述RTL帧转换为复制硬件控制信号；
将所述复制硬件控制信号存储在所述一个或多个目标通信单元中，直到所述执行时间为止；
由相应一个或多个目标通信单元在所述执行时间将所述复制硬件控制信号传送给一个或多个目标硬件装置。
[0024]技术方案13:如技术方案12所述的方法，其中:
所述网络结构、硬件装置和通信单元至少部分由医疗成像扫描架来支承。
[0025]技术方案14:如技术方案12所述的通信方法，还包括:
由多个目标通信单元在同一执行时间向其相应目标硬件装置传送所述复制硬件控制信号；以及
由所述目标硬件装置基于所述复制硬件控制信号来执行协调动作。
[0026]技术方案15:如技术方案12所述的通信方法，还包括:
如果所述硬件控制信号保持被断言，则将周期刷新帧从所述源通信单元传送给所述一个或多个目标通信单元