生物电阻抗成像技术（Electrical Impedance Tomography, EIT）是一种新兴的医学成像技术，它通过测量生物组织的电阻抗特性来重建其内部结构图像。该技术相较于传统的形态、结构成像技术而言，具有无损伤监测、功能成像等显著优势，因此被认为是一种理想的、具有广阔应用前景的生物信息检测与成像手段。
在生物电阻抗成像系统中，激励源是数据采集系统的关键组成部分。激励源的作用是向被检体提供稳定的电流或电压信号，并确保信号的精度、稳定性以及高信噪比，这些指标直接影响到数据采集系统的性能以及后续图像重建的质量。
当前，构造电阻抗断层成像系统的激励源主要有三种方法：
1. 使用高集成度的直接数字合成（DDS）芯片来实现数字到模拟转换（DAC）和低通滤波，得到所需的激励源信号。例如，使用AD9835芯片。
2. 利用小规模的复杂可编程逻辑器件（CPLD）或现场可编程门阵列（FPGA）与外部的DAC来实现DDS功能。
3. 在MATLAB环境下建立DDS模型并生成VHDL描述语言，然后在ISE开发环境中编写仿真和控制程序。
然而，本篇论文提出的设计方案与上述三种传统方法不同，它采用了一种基于FPGA的方案来实现生物电阻抗成像系统的激励源。使用Xilinx提供的IP核DDS编译器，通过在FPGA内部嵌入PicoBlaze微处理器来直接控制DDS模块和DAC模块，配合低通滤波器，最终得到一个带宽为33KHz、相位可调的激励源。该方法的优势在于降低了开发成本、减少了编程量并节省了开发时间，同时具备编程量小、开发时间短、出错概率低的特点。
为了实现上述功能，设计者需要在Notepad++编辑器中根据PicoBlaze指令系统编写控制代码，然后用KCPSM3汇编器编译生成用户程序。接着采用中断方式控制数模转换，并以设定的频率对输出信号进行采样，最终输出信号通过巴特沃斯二阶低通滤波器滤波。
论文中提到的巴特沃斯滤波器是一种典型的低通滤波器，其设计依据为巴特沃斯多项式。它被广泛用于模拟和数字信号处理中，以平滑信号中的高频噪声，并确保信号的稳定性。
本研究对于电阻抗断层成像系统的硬件设计具有重要的参考意义。通过FPGA技术的应用，使得硬件设计的灵活性和可编程性得到了极大的提高，同时，系统的整体性能和稳定性也得到了保障。
考虑到FPGA在运算、存储、逻辑资源和IP核等方面的优势，结合Spartan3E Starter Kit开发板提供的资源，设计的激励源能够充分满足电阻抗成像系统的要求。Spartan3E系列是Xilinx公司推出的针对低成本、高性能、低功耗应用的FPGA产品线，非常适合于生物医学成像等需要实时数据处理和信号生成的场合。
总体而言，本研究通过使用FPGA技术，不仅提高了生物电阻抗成像激励源的设计效率，而且也为其他类似系统的设计提供了一种新的思路和方法，有助于推动生物医学成像技术的进一步发展。
