基于CF卡的无线胶囊内窥镜体外接收存储系统

　　0　引　　言

　　对于消化道疾病的诊断,目前最常用的方法是采用内窥镜,但传统内窥镜使用插入导管的方式,存在着诸多弊端,例如操作困难;属于有创检测,给病人带来很大的肉体痛苦;诊察范围有限,仅限于诊断上消化道及大肠的病变,而对小肠疾病的诊断存在很大的盲区等[1]。鉴于此,近10年来,世界各国有不少科研机构在从事人体消化道无创检测设备的研究开发工作,而本文所提到的无线胶囊内窥镜系统就是其中有代表性的设备之一。

　　本论文重点介绍了一种无线胶囊内窥镜诊断系统体外接收器的原理与结构。该系统采用双片高速单片(silicon laboratory 8051F130)与FPGA、FIFO相结合的架构,成功实现了将体内胶囊内窥镜传输出的图像数据实时接收存储的功能。

　　在数据存储上则采用了Sandisk公司的4 G大容量高速CF卡SDCFH-4096对采集的数据信号进行存储,满足了实时非压缩数据信号对大容量存储空间的要求。

　　1　体外无线接收存储系统的组成

　　无线胶囊内窥镜体外接收存储系统的接口框图如图1所示。整个系统可以分为数据接收与同步模块和数据存储模块两大基本模块。

　　1.1　数据接收与同步模块

　　数据接收与同步模块包括模拟射频接收器、低通滤波器、箝位电路、视频放大器、同步检测器、模数转换器、信号处理器MCU1等。

　　从模拟射频接收器接收的帧模拟信号经过低通滤波器滤掉高频干扰分量。低通滤波器采用无源三阶巴特沃斯滤波器实现。射频接收器输出的是交流耦合信号,经低通滤波器后仍为交流耦合信号,为了恢复信号的直流分量,必须对通过箝位电路对其进行箝位。经箝位电路后,信号的直流分量将为0. 38 V。视频放大器的作用是对箝位电路输出的信号进行适当的放大,一方面提高信号的幅值,便于进行模数转换,另一方面,可以提高驱动能力,带动后级负载。同步检测器的功能是从输入的信号中分离出帧同步和行同步信号,使得可以采用模数转换器转换图像数据。同步检测采用对信号幅值进行比较的方法实现,其具体结构是一个电压比较器。信号处理器MCU1的作用在于通过检测同步检测器的输出信号判定帧同步信号与行同步信号,据此控制AD转换器的CLK信号,向后续的数据存储模块提供相应的同步标志位SYNC,同时控制数据存储模块的部分电路。

　　1.2　数据存储模块

　　数据存储模块包括CF控制器MCU2、FIFO、FPGA、CF卡等部分,详细结构及原理过程将在第3部分作进一步介绍。

　　2　CF卡简介

　　2.1　CF卡结构与工作模式