MRI梯度波形发生器研究进展
刘颖,林羚,袁斌华,章浩伟

Research Progress of MRI Gradient Waveform Generator
LIU Ying,LIN Ling,YUAN Binhua,ZHANG Haowei
表2 各设计方案综合比较
Table 2 Comprehensive comparison of various design schemes
设计方案 第一作者 关键技术 主时钟频率 DAC位宽 存储器容量 精度、时间分辨率及场强 优势和劣势
基于DSP的设计方案
Dai[7] DSP(TMS320C6713B,TI)基于PCI总线,
接收来自上位机的
数据并预处理,DSP
代码编译环境为
CCS 2.0
300 MHz PCM1704,
采样频率16~96 kHz,
24 bit
外接SDRAM
与FLASH:
32 MB/8 MB
数据精度32 bit,
0.3 T
性能稳定、成本低廉;灵活性、可扩展性不足,实时性较差[24]
基于FPGA的设计方案
Kumar[5] 采用FPGA构建处理
器及梯度波形合成
器,使用Vivado软
件进行设计与仿真
/ 未说明所选用的DAC
FIFO IP核,未说明数据
深度
输出梯度波形的最
小分辨率为0.4 ms

节省了FPGA
资源,减少了
梯度波形生成
时间;系统输
出速率快,可
能导致输出
为空
Xing[3] 使用FPGA
(EP2C35F484,
Altara)及Quartus II
软件共同设计梯度波
形发生器
50 MHz 未说明所选用的DAC

RAM:
483840 bit
数据精度24 bit,
时间分辨率1 μs


使用串行运算
减少了FPGA
乘法器资源消
耗;增加了
运算的难度
基于DSP和FPGA结合的设计方案 Tang[20] DSP(TMS320LF2407A,
TI)将数据等传至
FPGA(EP3C55F484,
Altera),与Simulink
和System Generator
软件联合设计梯度
波形发生器
/ PCM1704 RAM:
292 KB
数据精度32 bit,
时间分辨率1 μs,
<0.7 T
电路板尺寸小,
成本低;采用
USB进行上位
机与梯度波形
发生器的通信,
通信速度相较
以太网而言较慢
Ai[33] 上位机由以太网传
递信号至FPGA
(EP3C40F484C6,
Altera),DSP
(ADSP21369,ADI)实现梯度计算,软件Quartus II及
Moldelsim
50 MHz PCM1704 SDRAM:
1GB/4GB
幅度参数精度24 bit,
时间参数精度为32 bit,
时间分辨率1 μs,
<0.5 T

切换精度小于100 μs;采用DSP进行梯度
计算在运算速
度及计算量上
存在不足
Xiao[2] DSP(TMS320VC33,TI)接收数据,
FPGA(EP2C8Q208,
Altera)实现梯度计算
60 MHz 未说明所选用的DAC

ROM:
256 KB,
SDRAM:
1 MB
时间分辨率1 μs,
0.35 T
DSP有32条控制线及24条地址线,有利于对FPGA进行控制及传输信号