基于USB2.0的胶囊内窥镜图像数据传输模块的设计

论文摘要

传统内窥镜的检查方式常常会让消化道疾病患者感觉不适,尤其是针对小肠出血性疾病的病灶,传统内窥镜难以到达,即便能够到达,痛苦的检查过程也会给患者带来极大的伤害,以致许多患者因此放弃检查,增加了诊断难度。新诞生的胶囊内窥镜通过患者口服的方式,安全而无痛苦的通过人体消化道并拍摄图像,基本解决小肠病变检查难的问题,给医生开拓了新的消化道疾病的诊断方式。但是目前的胶囊内窥镜系统不仅检查费用昂贵,而且由于其设计的固有缺陷,目前的系统无法满足实时诊断的要求。有鉴于此,本文针对胶囊内窥镜系统的实时性诊断目的进行了深入研究,提出了一种基于USB2.0的体外数据传输的模块设计方案。本课题从图像数据的实时传输入手,将USB2.0技术应用到整个体外传输模块的设计中,设计了提供高传输速率的USB2.0接口的固件程序和与它相配套的USB驱动程序。同时引入了高速的DSP数字信号处理芯片来完成设备到工作站间的数据传输,并设计了整个模块的硬件电路和软件程序。为了给医生提供实时诊断的操作界面,在工作站上设计了客户端的应用程序,完成实时图像的读取、显示诊断以及两种模式的存储功能。经测试,USB2.0数据传输模块能够快速地传输图像数据,工作站客户端软件能够顺利获取图像数据并提供诊断的界面,两种图像储存模式运行正常,这些成果为以后进一步开发工程样机的研究打下了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 胶囊内窥镜技术概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 胶囊内窥镜存在的问题
• 1.3.1 诊断期长
• 1.3.2 判读较难
• 1.3.3 潜在风险
• 1.4 本课题的研究意义和目标
• 1.5 本文的安排
• 第二章 基本概念和关键技术概述
• 2.1 引言
• 2.2 USB2.0 数据通信技术
• 2.2.1 USB 系统的结构
• 2.2.2 USB 事务处理
• 2.2.3 USB 的传输类型
• 2.3 SCCB 总线
• 2.4 数字图像基本概念
• 2.4.1 图像格式及其分辨率
• 2.4.2 BMP 位图基本概念
• 2.5 本章小结
• 第三章 数据收发主控模块设计
• 3.1 引言
• 3.2 元器件的选择
• 3.2.1 高速处理器的选用
• 3.3 主控模块的电路设计
• 3.4 主控模块的软件设计
• 3.4.1 TMS320VC5402 的初始化设置
• 3.4.2 IO 端口空间的分配
• 3.4.3 BSP 的设置
• 3.4.4 对 USB 端口缓冲区的操作
• 3.5 本章小结
• 第四章 USB2.0 传输模块设计
• 4.1 引言
• 4.2 USB2.0 接口元件的选用
• 4.2.1 USB2.0 功能设备芯片的选取
• 4.2.2 CY7C68013 芯片结构
• 4.3 USB2.0 接口模块的电路设计
• 4.4 USB2.0 接口模块的软件设计
• 4.4.1 CY7C68013 的固件程序设计
• 4.4.2 逻辑控制模块的代码设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 上位机程序设计
• 5.1 USB 2.0 设备驱动程序设计
• 5.1.1 WDM 驱动程序模型
• 5.1.2 USB2.0 驱动设计
• 5.2 客户端应用程序设计
• 5.2.1 设计 USB 设备类
• 5.2.2 设计数字图像处理类
• 5.3 本章小结
• 第六章 微胶囊内窥镜图像数据传输模块设计结果
• 6.1 引言
• 6.2 胶囊内窥镜图像数据传输模块的硬件设计结果
• 6.2.1 硬件设计环境
• 6.2.2 主控模块的硬件设计结果
• 6.2.3 USB 传输模块硬件设计结果
• 6.3 胶囊内窥镜图像数据传输模块的软件调试结果
• 6.3.1 主控模块的软件调试
• 6.3.2 USB 固件程序的调试
• 6.3.3 逻辑控制芯片代码的调试和配置
• 6.4 胶囊内窥镜图像数据传输模块的测试结果
• 6.4.1 USB2.0 数据传输接口测试结果
• 6.4.2 图像传输实例
• 6.5 本章小结
• 第七章 结束语
• 7.1 本文的主要工作总结
• 7.2 本文的不足及改进措施
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 附录图像传输实例详细设计