设计开发
X射线安检装置实时成像系统设计
顾乐旭
(东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012)
与克
摘要：针对公共出行过程中大量行李物品不断考验安检设备效率的现状本文设计了一套具有多通道采集和网络快建传输的X射线安检仪实时检测成像系统。该系统使用具有高集成度的ZYNQ芯片进行开发,利用其PL(ProcessingLogic)端完成实时数据多通道采集和数据处理,用PS(ProcessingSystem)完成系统的控制并利用Lwip(LightWeight IP协议)进行TCP/IP协议的以太网传输，并针对数据特点进行图像处理实现初步灰度图成像显示。
关键词：ZYNQ；多通道采集；实时成像;Lwip;TCP/IP
中图分类号：TL816.1
文献标识码：A
由于X射线安检设备使用环境的不同，所检测的物体体积大小各异-"，所以其可布置的探测器序列数目需求应进行相应调整，以保证安检检测质量。但普遗安检设备，因缺少扩展接口而无法增加探测器序列，或对扩展后增加的检测数据不能进行实时传输，所以无法实现按需调整的需求。本设计应用ZYNQ中的PL端进行多通道数据采集和时序控制，其高频时钟工作范围不仅能提高数据采集的速度和精度，面且可以根据实际需求增减探测器序列的数目，扩大检测范围。同时在PS端嵌人FreeRTOS实时操作系统可以对采集端进行指令下达和实时控制调整，并实现于兆以太网功能，可以保证数据的实时传输以便上位机进行图像实时显示，
ZYNQ
保网品块河
器生提投用定生量快用品年
拉制护 PL
数据采集模块
配置晶摄
电路
图1 制处理单
收稿日期：2017-06-28
电路
数据传输模块
DDR3
系统总体硬件架构图
PHY芯片串口芯片
ZYNQ
括转参数设置
数据接。收单元
控制命合发通
图2系统硬件逻辑架构图
PC 制器
文章编号:1007-9416(2017)07-0160-02 1系统硬件设计
1.1线阵列探测器选取
本次成像系统使用的是线阵列探测器序列来检测X射线经过物体的透射和衰减程度，根据实际性能和应用需求，选用日本滨松公司所生产的CF248一1式X射线探测模块，此探测模由多个PD阵列模块组成，采集方式是双能采集方式，每块CF248-10有4对PD，每对 PD对应16个像素32个通道，即每块CF248-10有128个通道。本次设计八申同时可连接探测器模块的接口，每申可申联15块上述探测器序列，可达到15360个通道，带载120块CF248-10。可根据实际采集状态调节积分时间和高低能增益。
1.2系统总体设计方案
本文设计所采用的主要芯片是XILINX公司生产的ZYNQ-7000，其PL端的高频率工作时钟和快速处理能力可以满足160Mbps 采集数据的速率以及对数据进行并行处理的需要，其PS端为成像系统的控制处理单元，不仅可以完成上位机对探测器序列的控制，面且可以运行实时操作系统，构建以太网传输，实现上位机的实时成像。系统主体结构框图如图1所示，数据采集模块可连接多个通道的探测器序列，增加了可检测的范围和精度，并将采集的数据经过实时操作系统处理，并会在DDR3进行缓存，然后通过PHY芯片用以太网方式传输以便上位机可以对检测物体进行实时成像检测。并通过
申口功能对PS端操作系统的运行状态和数据通信进行监测。 2系统软件程序设计
系统的硬件程序设计分为数据采集模块和数据传输模块两部分，数据采集模块(PL 端)的数字逻辑将采用VHDL语言进行编写，数据传输模块(PS端)的程序设计将采用C语
FreeRTOS 据作系统
ps
作者简介：顾乐旭(1992一),男,黑龙江鹑岗人,颈士研究生,研究方向：数据高速传输。万方数据
言配合FreeRTOS实时操作系统进行编写。系统的系统硬件逻辑架构如图2所示，系统的实时成像将在上位机搭建显示平台，进行实时显示。
2.1数据采集模块逻辑设计
数据采集模块的数字逻辑设计是在PL 端进行的，主要包括参数设置单元、控制处理单元、数据生成转换单元差分信号转换单元