采用FPGA實現(xiàn)醫(yī)療影像

3.設計工具和IP

雖然MATLAB等工具非常適合軟件算法開發(fā)，但是還不足以在FPGA中實現(xiàn)。設計人員使用Altera以及第三方EDA工具和IP，可以加速其設計在FPGA中的實現(xiàn)。例如，Altera提供全套的工具：DSP Builder、SOPC Builder、Nios II CPU開發(fā)套件、Nios II C語言至硬件加速(C2H)編譯器和Quartus開發(fā)包等。

Altera的視頻和圖像處理包以及DSP庫提供關鍵IP構建模塊，加速復雜影像算法的開發(fā)和實現(xiàn)。視頻和圖像處理模塊庫以及其他的Altera/合作伙伴IP模塊和參考設計(包括IQ調(diào)制解調(diào)器、JPEG2000壓縮、FFT/IFFT、邊沿探測等)，為設計人員提供了大量的IP來加速大計算量任務的FPGA實現(xiàn)。

DSP Builder工具提供基于IP庫的設計流程，鏈接MATLAB開發(fā)的算法和Altera Quartus工具包實現(xiàn)的FPGA。

SOPC Builder是系統(tǒng)集成工具，自動生成IP模塊、Altera MegaCores功能(包括Nios II CPU)、合作伙伴IP和用戶定義功能之間的互聯(lián)代碼(Verilog或者VHDL)。

Nios II開發(fā)套件使C程序能夠植入到FPGA的一個或者多個Nios II CPU中，并進行調(diào)試。Nios II CPU是32位可配置RISC軟核處理器CPU。

Nios II C2H編譯器是新工具，它分析C代碼算法內(nèi)循環(huán)，生成FPGA中的協(xié)處理器邏輯，大大提高了Nios II CPU所運行軟件的性能。適度增加邏輯，運行速度便能夠提高10到100倍。

Quartus開發(fā)包是在AlteraFPGA中實現(xiàn)可編程硬件和軟件功能的主要工具。它提供IP導入功能，以及仿真和布局布線等所有功能，在Altera開發(fā)板或者用戶目標系統(tǒng)上進行FPGA編程。

Celoxica等其他EDA供應商還提供C語言至HDL轉換工具，以加速FPGA的實現(xiàn)。

結論

嬰兒潮時期出生的人們尋求更可行的新治療手段來治療常見疾病(特別是與心臟病和癌癥)，包括早期探測和非置入手術治療等。影像診斷方法融合及其相關算法開發(fā)上的進步大大推動了新設備的發(fā)展，滿足了病人的需求。高級算法需要可更新的系統(tǒng)平臺，該平臺能夠顯著提高圖像處理性能。

集成到COTS多核CPU平臺中，F(xiàn)PGA為最靈活的高性能系統(tǒng)提供了DSP功能。為幫助在這些平臺上加速實現(xiàn)復雜影像算法，需要采用高級開發(fā)工具和IP實現(xiàn)庫。Altera考慮到這些需求而開發(fā)了工具和IP庫。這些庫包括成像所需的關鍵構建模塊功能，并集成到Altera完整的工具包中，結合MathWorks的算法開發(fā)工具，能夠快速進行開發(fā)。