基于正交矢量放大的MRS信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)---- 采集模塊硬件設(shè)計(jì)(三)

電阻R28起電流保護(hù)作用，從主控板來(lái)的外同步信號(hào)經(jīng)過(guò)接口P8輸入6N137，6N137輸出OSY信號(hào)到CPLD.

第五章采集模塊軟件實(shí)現(xiàn)

5.1 JLMRS儀器主控軟件工作過(guò)程

核磁共振找水儀的主控軟件工作過(guò)程如下：

首先系統(tǒng)初始化，包括軟件初始化設(shè)置以及硬件初始化設(shè)置。軟件初始化包括載入系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)、調(diào)取注冊(cè)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(yè)數(shù)據(jù)量、建立數(shù)據(jù)文件等；硬件初始化包括設(shè)置當(dāng)?shù)氐腖amor頻率值、開(kāi)始采集時(shí)間、采集時(shí)間等。

初始化系統(tǒng)后，上位機(jī)給大功率電源模塊傳送工作過(guò)程中所需要的電壓，電源模塊達(dá)到所設(shè)定值時(shí)，通知上位機(jī)。上位機(jī)收到電壓準(zhǔn)備好命令后，發(fā)射控制模塊和脈沖產(chǎn)生模塊產(chǎn)生發(fā)射脈沖，并開(kāi)始發(fā)射。此時(shí)線圈、配諧電容以及發(fā)射模塊組成諧振回路，線圈上產(chǎn)生當(dāng)?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(chǎng)激發(fā)地下水中氫質(zhì)子發(fā)生核磁共振現(xiàn)象，發(fā)射一定時(shí)間（發(fā)射時(shí)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(shí)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(shí)間（即死區(qū)時(shí)間1）內(nèi)通過(guò)特定電路釋放能量。釋放能量完畢后，系統(tǒng)通過(guò)切換開(kāi)關(guān)線圈切換至接收狀態(tài)，因切換開(kāi)關(guān)切換過(guò)程本身存在一定延時(shí)，且自身的干擾，故切換過(guò)程需要有一定的延時(shí)（即死區(qū)時(shí)間2），延時(shí)結(jié)束后，信號(hào)采集模塊采集信號(hào)。采集完畢后，將數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與解釋。

由主控軟件的工作過(guò)程可知，采集模塊首先需要設(shè)定Lamor頻率值、開(kāi)始采集時(shí)間、采集時(shí)間等。設(shè)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(lái)進(jìn)行采集。系統(tǒng)開(kāi)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(kāi)關(guān)切換到接收狀態(tài)后才能開(kāi)始采集，所以需要設(shè)定開(kāi)始采集時(shí)間（大于死區(qū)時(shí)間1+死區(qū)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，協(xié)議格式如表5.1所示。

詳細(xì)說(shuō)明如下：

SOH和END都是一個(gè)字節(jié)的控制字符：

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

設(shè)備端定義為 ＜0x0A＞：下位機(jī)向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。

END：控制器及設(shè)備端均固定為＜0x0D＞

其中為＜0x＞十六進(jìn)制表示法。

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

ID：為設(shè)備號(hào)，固定為一個(gè)字節(jié)，本采集模塊的ID位為S.當(dāng)上位機(jī)控制器端傳送的ID值與模塊地址編號(hào)相同時(shí)，該模塊將會(huì)接收控制器端所傳送的數(shù)據(jù)，而模塊響應(yīng)時(shí)，也會(huì)傳回相同的地址編號(hào)。

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(shè)備的命令不同字長(zhǎng)而不等。

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

上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的操作，無(wú)論成功與否，下位機(jī)均發(fā)送返回指令。

返回操作命令字：

成功返回：' S '

校驗(yàn)錯(cuò)誤：' B '

功能錯(cuò)誤：' W '

操作錯(cuò)誤：' C `

5.2.2采集模塊通訊協(xié)議

模塊說(shuō)明：本模塊為數(shù)據(jù)采集模塊，本模塊ID號(hào)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(jī)向采集模塊發(fā)送Lamor頻率、采集時(shí)間、開(kāi)采時(shí)間等參數(shù)。

DATA：如設(shè)置Lamor頻率為2300（08FC），采集時(shí)間為250（00FA），開(kāi)采時(shí)間為90（5A），則發(fā)送的10個(gè)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(jī)返回信息。