USB数据采集系统外文翻译.doc

附录A
一种可用于PET和SPECT镜像的高
速率的USB数据采集系统的应用
我们在以灵活高效的USB数据采集系统的研制伽马射线成像探测器方面取得了实质性的进展。该硬件由安装在USB接口的载波板上的16通道数据采集模块组成。一，二，和四模块单元是经过该良的。 USB数据采集率增加至超过30 MB/秒并且一个16通道结构可以达到触发率超过700千赫。该设备还装备了几个高分辨率单伽马射线探测器和两个高效率PET探测器。该探测器采用Hamamatsu H8500，H9500 ，Burle 85002-800 PSPMTs等多种配置。同步额外采集单元扩展了系统通道。一个Java客户机-服务器系统被改良后通过超过千兆的以太网连接到采集计算机上。一个Kmax工具是用来在采集数据时处理和显示图像的。 C和Java的功能发展可以帮助开发和诊断。

一种新型高速的以USB为基础的数据采集系统先前被加工后装备在由杰弗逊实验室检测和影像小组[1]设计的伽玛射线成像探测器上。它成功地展示了多种探测器和结构。即便在保持很高的触发利率的前提下可扩展性从16到128通道都可以成功完成。我们还成功地装备了几个配有Hamamatsu H8500和H9500位置灵敏光电倍增激光器（PSPMTs）的低速率高分辨率单伽马射线的探测器。我们还装备了一台配有H8500 PSPMTs的PEM/PET探测器和一台配有Burle 85002-800 PSPMTs的心脏PET探测器。
我们在数据采集和处理架构放面取得了重大的实质性进展。为了能高速率应用，我们开发了一个Java客户机-服务器系统。对于低速率时，为了能实时影像处理，我们开发了kmax Jave扩展部分来与数据采集单位直接通信。C和Java的功效发展有助于数据采集系统硬件的开发和诊断。
我们成功地装备了不同的PSPMTs，不同闪烁器，不同的PSPMT电阻耦合器，这些都是使用相同的数据采集结构。原始图像由所有的装配有这样系统的探测器所展示。
该数据采集系统可由两个同步64通道单元扩展为128通道，并且在软件上融合了实时追踪系统。这种技术将使我们能够将其扩大到任意数目单位。它还将
使我们能够在实时同步数据采集系统中囊括不包含AD转换的装置，比如时间数字转换器（TDCS ） ，数字输入/输出接口等等。他们各自的实时追踪实例将合并成一个单一的混合实例结构。

每个数据采集单元的16通道数据采集模块通过高速USB接口安装在一个载板上。每个通道是一个独立的采集单元，该单元由传统的模拟脉冲加工，FPGA模拟控制，和FPGA数字处理组成。经过数据采集与处理，通道数据组合成实例数据块以便载板将其读取。每个实例将被标注上一个10纳秒的时间标签。该时间标签是用来通过几个数据采集单位重组实例分布的。它也可以被用来做动态研究。
A. 载板
该64通道载板可以承受多达四组16通道的模块。它从模块中读取实例，并组合他们以便由USB主机电脑读取。16和32通道单位有一个和两个模块，独立的，但在其他方面完全相同。这样的64通道单位的体系结构由图1所示。64，32和16通道单位的成品封装照片分别如图2-4所示。
该载板将时间信号在数据采集模块和数据采集单位之间进行分配。它可以看作为时间的掌管者，也可以看作是服从者。作为掌管者，它提供了自己和外部单位的时钟和复位信号。作为一个服从者，它接收外部机构的时间信号和并将时间信号转播给其他的服从者。
载板将提供公用设备，比如一个可编程脉冲发生器，触发计数器，速率计数器，用户可访问电可擦除只读存储器。它有两个8位供电的双向TTL输入/输出端口，这两端口个可与外部设备通信，如电平转换器，模数转换器，数模转换器，等等。其中一个端口通常被设置为输入一个外部TTL触发和输出一个积分门监控。
该系统通常被设置为执行全部触发的同步采集工作。采集器是被一个载板上的信号触发的。触发源可以是任何一个输入通道，一个外部的TTL信号，或一个内部脉冲发生器。该触发由一个不可重复触发的脉冲承担，然后同时转发给所有模块。 当所有模块报告接收到该触发后，载板指示这些模块接收实例。否则，实例将被清除。由于使用了手动触发，灵活实例缓冲，和触发脉冲加工，我们可
以在任何触发率和模式下完美地组合实例。
B. 数据采集模块
图5描述了16通道数据采集模块其中的一个频道。模拟部分包括一个具有领先地位的附带12位入端数模转换器的鉴识器，一条8阶50纳秒模拟延迟线路，一个附带12位输入偏差数模转换器的电压门控积分器，。所有模拟功能是被FPGA通过单一通道或在通道之间控制的，FPGA允许可编程模拟控制结构。
FPGA的数字化处理过程可以对单一通