[发明专利]基于USB3.0的超声数据处理及传输装置和方法、超声诊断系统

权利要求书

1.一种基于USB3.0的超声数据处理及传输装置，其设置在超声探头与上位机之间，所述超声探头用于发射超声信号和接收根据所述超声信号反馈的回波信号；其特征在于，所述基于USB3.0的超声数据处理及传输装置包括：前端信号调理电路、模数转换器、现场可编程门阵列、大容量数据存储器及USB3.0桥接芯片；所述前端信号调理电路与所述超声探头相连，用于对所述回波信号进行放大处理；所述模数转换器与所述前端信号调理电路相连，用于将放大处理的回波信号进行模数转换处理；所述现场可编程门阵列分别与所述大容量数据存储器和USB3.0桥接芯片相连；所述现场可编程门阵列用于控制所述超声探头发射超声信号，采集并处理所述经模数转换后的回波信号，并将所述回波信号暂存于所述大容量数据存储器，以及从所述大容量数据存储器中读取所述回波信号传输给所述USB3.0桥接芯片；以及所述USB3.0桥接芯片用于接收所述回波信号，并将所述回波信号传输给所述上位机。

2.如权利要求1所述的基于USB3.0的超声数据处理及传输装置，其特征在于，所述现场可编程门阵列包括：

采集控制单元，用于同步所述超声探头、前端信号调理电路、模数转换器的时序；

与所述模数转换器相连的数据处理单元，用于对经模数转化后的回波信号进行数字信号处理；

与所述数据处理单元和大容量数据存储器分别相连的缓冲控制单元，用于控制对所述大容量数据存储器的读写操作；

与所述缓冲控制单元和USB3.0桥接芯片分别相连的传输控制单元，用于将读取的回波信号通过所述USB3.0桥接芯片传输给所述上位机；

时钟管理单元，用于管理所需各个频率的时钟信号。

3.如权利要求2所述的基于USB3.0的超声数据处理及传输装置，其特征在于，所述缓冲控制单元包括一个数据读写控制器和两个先入先出队列，所述数据读写控制器分别与所述两个先入先出队列相连，所述两个先入先出队列中其中一个与数据处理单元相连，另一个与所述传输控制单元相连。

4.如权利要求2所述的基于USB3.0的超声数据处理及传输装置，其特征在于，所述数据处理单元对所述经模数转换后的回波信号进行数字信号处理，包括数字滤波、增益补偿、提取包络和数据编码处理，或者包括数字滤波、积分解调、快速傅里叶变换和数据编码处理。

5.一种超声诊断系统，包括超声探头和上位机，其特征在于，还包括如权利要求1至4中任一项所述的基于USB3.0的超声数据处理及传输装置，所述基于USB3.0的超声数据处理及传输装置设置在所述超声探头和上位机之间。

6.一种基于USB3.0的超声数据处理及传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

初始化步骤，通过现场可编程门阵列初始化大容量数据存储器和USB3.0桥接芯片的工作参数及状态；

读写步骤，通过前端信号调理电路对超声探头接收的回波信号进行放大处理，再经模数转换器将放大处理的回波信号进行模数转换处理，通过所述现场可编程门阵列将模数转换后的回波信号进行处理并暂存于所述大容量数据存储器中，以及所述现场可编程门阵列读取所述大容量数据存储器中的回波信号，并将所述回波信号传输给所述USB3.0桥接芯片；以及

传输步骤，所述USB3.0桥接芯片将所述回波信号传输给上位机。

7.如权利要求6所述的基于USB3.0的超声数据处理及传输方法，其特征在于，所述现场可编程门阵列包括采集控制单元、数据处理单元、缓冲控制单元和传输控制单元；

所述读写步骤包括：

所述采集控制单元同步所述超声探头、前端信号调理电路、模数转换器的时序；

所述数据处理单元对模数转换后的回波信号进行数字信号处理；

所述缓冲控制单元将处理后的回波信号按工作时序暂存于所述大容量存储器中，以及从所述大容量数据存储器内读取所述回波信号；以及

所述传输控制单元将从所述大容量数据存储器内读取的数据传输给所述USB3.0桥接芯片。

8.如权利要求7所述的基于USB3.0的超声数据处理及传输方法，其特征在于，所述数据处理单元对读取到的回波信号进行数字信号处理的步骤中，所述数字信号处理包括：将经模数转换后的回波信号进行数字滤波、增益补偿、包络提取和数据编码处理；或者将经模数转换后的回波信号进行数字滤波、积分解调、快速傅里叶变换和数据编码处理。

9.如权利要求7所述的基于USB3.0的超声数据处理及传输方法，其特征在于，所述缓冲控制单元包括一个数据读写控制器和两个先入先出队列，所述两个先入先出队列中其中一个与数据处理单元相连，所述数据读写控制器分别与所述两个先入先出队列相连，所述两个先入先出队列中其中一个与数据处理单元相连，另一个与所述传输控制单元相连；

所述数据读写控制器将所述数据单元处理后的回波信号通过一个先入先出队列写入所述大容量数据存储器中，以及通过另一个先入先出队列读取所述大容量存储器中的回波信号，并将读取的回波信号传输给所述传输控制单元。