VICTOR JESUS TEJADA HUAYHUA

APLICACIONES FPGA

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Radioastronomía

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Aeronáutica y defensa:

DIFERENTES AREAS DE APLICACION

RADIOGRAFO DIGITAL

Se presenta un sistema de adquisición de imágenes de rayos X digital, como base para un radiógrafo dental digital comercial

El sistema comprende:- generador de rayos X- un centellador- una lente- un sensor de imagen tipo CMOS, - un dispositivo de lógica programable tipo FPGA,- una SRAM- una interfaz RS232- una computadora y un software de aplicación

RESUMENEl centellador emite luz en una longitud de onda característica, en respuesta a la absorción de radiación de rayos X. La lente transmite el rayo de luz convergiendo en un punto. El sensor, que consiste en un arreglo matricial de fotodetectores, traduce la luz a voltaje, a partir del efecto fotoeléctrico en el cristal de silicio y del almacenamiento de los electrones en un pozo de potencial. La FPGA controla el sensor y transfiere los datos que este envía a gran velocidad hasta la SRAM, para luego transferirlos a la computadora a una velocidad menor, mediante la interfaz RS232. Los circuitos de control y transferencia que se sintetizaron en la FPGA se describieron en lenguaje VHDL. Finalmente un software, desarrollado en el lenguaje Visual Basic 6.0, permite visualizar y procesar la imagen.

(*) Un centelleador es un material que exhibe luminiscencia cuando por él pasa radiación ionizante (electrones u otras partículas o iones más pesados). Esto se produce porque el material absorbe parte de la energía de la partícula incidente y la re-emite en forma de un corto destello de luz

El sistema comprende cinco bloques: sensado, control y transferencia, interfaz de comunicación, computadora y software.

SensadoLa opción para el sensado de los rayos X consiste en la combinación de un centellador junto a un sensor de imagen. El sensor utilizado resultó el circuito integrado MT9V011 de la empresa MICRON, caracterizado por su bajo costo y encapsulado PLCC. Se montó al mismo en una placa genérica expuesta en la Figura , junto con la óptica.

CONTROL Y TRANSFERENCIA

Se opta por una configuración con almacenamiento intermedio ya que una comunicación directa implicaba un gran ancho de banda de transmisión, debido a la velocidad de transferencia, determinada por la alta velocidad de captura y la alta resolución requeridas.

El control del sistema quedó a cargo de una FPGA de la empresa ALTERA, que permite operar a grandes velocidades, asistido por una memoria SRAM IS61LV25616, de gran capacidad y velocidad.

DIAGRAMA DE BLOQUES DEL RADIOGRAFO DIGITAL

Para implementar el circuito de control se optó por utilizar la placa de desarrollo y educación DE2 de ALTERA. La misma dispone, entre otros, de los siguientes dispositivos: una FPGA Altera Cyclone® II 2C35, una SRAM de 1 MByte ISSI IS61LV25616, un oscilador de 27 Mhz, un transductor RS-232, MAX-232, un conector tipo DB9, una fuente de 3,3V, pulsadores y pines para interactuar con la FPGA. Todos los dispositivos están internamente conectados a la FPGA

Interfaz de comunicacióninterfaz RS-232 por su adaptabilidad a cualquier tipo de computadora, por su sencillez, por requerir programación menos compleja y por su bajo costo

SoftwareLa programación del software de adquisición, visualización y procesamiento de imágenes se desarrolló en lenguaje Visual Basic 6.0 y comprende tres zonas de código. La primera controla la recepción de los datos en el modo RS-232. La segunda permite la visualización de la imagen en la pantalla y la tercera permite el procesamiento de la misma.