来源：电子技术应用 作者：李 泓 黎 洁

    摘要：介绍一种以winbond公司的w78e58单片机为控制核心，并采用fpga和大容量fifo等器件构成的眼科b型超声诊断仪。阐述了眼科超声诊断仪的基本原理，使用fifo作为数据共享ram实现采样和显示相对独立的模块化设计方案以及fpga在该设计中的具体应用。

    关键词：b超 反射法 fpga fifo

    20世纪50年代初超声探测开始应用于医学领域至今，超声诊断技术已有了长足的进展。超声诊断仪更是形式多样，型号繁多。

    超声诊断仪通常按三种方法分类，它们是：①按图像信息的获取方法分类，由此可分为反射法超声诊断仪、多普勒法超声诊断仪和透射法超声诊断仪；②按图像信息显示的成像方式分类，可将超声诊断仪分为a型、m型、b型、p型、bp型、c型、f型以及超声全息等显示类型，除a型和m型外，其它均属于广义的b型显示；③按超声波束的扫描方式分类，超声诊断仪分为低速（手动）扫描、高速机械线性扫描、高速机械扇形扫描、高速电子线性扫描和高速电子扇形（相控阵）扫描等。

    反射法和多普勒法超声诊断仪器技术比较成熟，已在医学科研和临床中得到普通应用。超声波在通过不同的声阻抗组织的界面时发生较强的反射，反射法超声仪器就是基于这一原理进行工作的。a型、m型、b型、p型、bp型、c型和f型图像显示方式的超声诊断仪均属反射法超声仪器。多普勒法超声仪器则是基于超声传播的多普勒效应工作的，有连续多普勒和脉冲多普勒之分。实时二维彩色多普勒血流显像仪是近年来在连续多普勒及脉冲多普勒技术上发展的一项超声诊断新技术，是彩色b型显像技术与超声多普勒探测技术相结合的产物，20世纪80年代中期应用于临床以来，至今已有了较快的发展。透射法超声仪器渴望实现超声全息实时动态成像，目前尚处于研制中，未达到临床应用的水平。

    眼睛是心灵的窗户，眼睛的健康对人们来说非常重要。眼科b型超声诊断仪在起起国已使用20余年，它可用来诊断视网膜脱落、眼内和眼眶肿瘤、玻璃体混浊、出血、眼底病变及眼内异物等疾病。我们在引进、吸收国外同类产品的基础上，开发了具有自主知识产权的kn-3000a眼科b型超声诊断仪，该反射法超声诊断仪采用机械扇形扫描b型显示图像。

    1 基本原理

    超声波在媒质中传播，有波的叠加、反射、折射、透射、衍射、散射以及吸收、衰减等特性，一般遵循几何光学的原则。

    a超回波显示采用幅度调制（amplitude modulation），在显示屏幕上以横坐标代表测物体的深度，纵坐标代表回放脉冲的幅度。

    b型超声诊断仪通过机械方法改变探头角度，实现了超声波束指向（方位）的快速变化（相当于改变a超探头的位置），使每隔一定小角度，被探测方向上不同深度的所有界面的反射回波，都以亮点（灰度）的形式显在对应的扫描线上，从而形成一幅由探头摆动方向决定的垂直扇面二维超声断层图像，即扇扫断层图像，或称剖面图。

    2 硬件设计

    2.1 总线描述

    本仪器的硬件框图如图1所示。单片机mcu中的cpu设定采样控制部分和显示控制部分的工作方式，采样控制部分根据cpu设定的方式自动进行数据采样并将数据送入fifo中保存，而显示控制部分则不断读取fifo中的数据并根据cpu设定的方式进行显示。同时，cpu还负责处理键盘的输入和通过rs-232接口与上位机进行数据传输。

    2.1.1 mcu

    本仪器的mcu采用winbond公司的w78e58单片机。w78e58是winbond公司生产的高性能8位单片机，与标准的8052引脚、指令和片内资源全兼容，采用全静态设计，内含32k字节高性能flash rom和256字节内部ram，内建电源管理方式，具有完善的代码保护功能，可以有效