利用NI FlexRIO開(kāi)發(fā)高速、緊湊型OCT成像系統

　　下一代方案

　　為了對新的架構進(jìn)行原型制作，我們使用通過(guò)NI LabVIEW FPGA模塊 的NI FlexRIO FPGA模塊。NI LabVIEW FPGA模塊是一種圖形設計語(yǔ)言，可以無(wú)需知道VHDL編碼設計FPGA電路。NI FlexRIO 把可互換、可定制的I/O適配器模塊與PXI或者PXI Express總線(xiàn)中的用戶(hù)可編程FPGA模塊結合在一起。

　　對于I/O，我們使用定制的適配器模塊，把用于數據采集的高速ADC(100 MS/秒、12位分辨率)與用于激光掃描器控制的數模轉換器(DAC)電路(50 kS/秒、12位分辨率)結合在一起。通過(guò)使用NI FlexRIO對新系統進(jìn)行原型制作，我們能夠快速獲得工作方案并且確定是否需要改動(dòng)。我們最初使用LabVIEW在主機端開(kāi)發(fā)算法(FFTs、內插和直流偏移)。在驗證算法之后，這些算法被移至FPGA上，以加快處理性能。而且，由于I/O從為主機電腦提供PCI Express接口的FPGA后端分離，我們可以快速確定需要的硬件變更。 在證實(shí)硬件和固件的運行令人滿(mǎn)意后，我們非常有信心地把算法移到了具有相同的規格、且更易部署的PCI Express板卡上。圖3表示新的系統配置。

　　實(shí)現更快處理并且減少系統體積

　　獲取數據后，在FPGA中對數據進(jìn)行處理，并且把數據送回至電腦。在把處理從電腦移至FPGA后，我們發(fā)現速度明顯加快，并且明顯提高了視頻顯示率。與以前10幀/秒的圖像顯示率相比，借助新的基于FPGA的系統配置，我們實(shí)現了40幀/秒的圖像顯示率，或者說(shuō)性能提高了四倍。

　　我們的系統現在可以更快地顯示物體(包括人體器官和其他移動(dòng)的樣品)的圖像。而且，新的基于FPGA的系統可以提供實(shí)時(shí)測量信號處理，通過(guò)消除測量和顯示之間的延遲，提高顯示性能。圖4表示成像系統的LabVIEW面板。

　　在常規系統配置中，我們需要兩個(gè)裝置 – 用于數據采集的數字化儀和用于控制掃描器的D/A 板卡。我們還需要進(jìn)行額外布線(xiàn)，使裝置同步。借助新的平臺，我們可以在單一模塊中合并數據采集并且控制I/O，并且利用FPGA使這兩種功能同步，因此可以更加容易地對系統進(jìn)行構建、接線(xiàn)和配置。另外，由于不再需要進(jìn)行額外接線(xiàn)，我們可以節省空間。

　　由于系統體積減少，我們可以人工搬運整個(gè)系統，增加產(chǎn)品在各種地方中的新應用。