采用FPGA实现医疗影像

3.设计工具和IP

虽然MATLAB等工具非常适合软件算法开发，但是还不足以在FPGA中实现。设计人员使用Altera以及第三方EDA工具和IP，可以加速其设计在FPGA中的实现。例如，Altera提供全套的工具：DSP Builder、SOPC Builder、Nios II CPU开发套件、Nios II C语言至硬件加速(C2H)编译器和Quartus开发包等。

Altera的视频和图像处理包以及DSP库提供关键IP构建模块，加速复杂影像算法的开发和实现。视频和图像处理模块库以及其他的Altera/合作伙伴IP模块和参考设计(包括IQ调制解调器、JPEG2000压缩、FFT/IFFT、边沿探测等)，为设计人员提供了大量的IP来加速大计算量任务的FPGA实现。

DSP Builder工具提供基于IP库的设计流程，链接MATLAB开发的算法和Altera Quartus工具包实现的FPGA。

SOPC Builder是系统集成工具，自动生成IP模块、Altera MegaCores功能(包括Nios II CPU)、合作伙伴IP和用户定义功能之间的互联代码(Verilog或者VHDL)。

Nios II开发套件使C程序能够植入到FPGA的一个或者多个Nios II CPU中，并进行调试。Nios II CPU是32位可配置RISC软核处理器CPU。

Nios II C2H编译器是新工具，它分析C代码算法内循环，生成FPGA中的协处理器逻辑，大大提高了Nios II CPU所运行软件的性能。适度增加逻辑，运行速度便能够提高10到100倍。

Quartus开发包是在AlteraFPGA中实现可编程硬件和软件功能的主要工具。它提供IP导入功能，以及仿真和布局布线等所有功能，在Altera开发板或者用户目标系统上进行FPGA编程。

Celoxica等其他EDA供应商还提供C语言至HDL转换工具，以加速FPGA的实现。

结论

婴儿潮时期出生的人们寻求更可行的新治疗手段来治疗常见疾病(特别是与心脏病和癌症)，包括早期探测和非置入手术治疗等。影像诊断方法融合及其相关算法开发上的进步大大推动了新设备的发展，满足了病人的需求。高级算法需要可更新的系统平台，该平台能够显著提高图像处理性能。

集成到COTS多核CPU平台中，FPGA为最灵活的高性能系统提供了DSP功能。为帮助在这些平台上加速实现复杂影像算法，需要采用高级开发工具和IP实现库。Altera考虑到这些需求而开发了工具和IP库。这些库包括成像所需的关键构建模块功能，并集成到Altera完整的工具包中，结合MathWorks的算法开发工具，能够快速进行开发。