1. 研究目的与意义（文献综述）

如今电子技术的高速发展，嵌入式数控系统（cnc）得到了越来越广泛的应用，在数据采集的各种场景中占据了主要的地位，在军事^[1-2]、工业^[3]、生产^[4]、医疗^[5]中得到了广泛的应用。主要采用的器件包括fpga和stm32，其中fpga是现场可编程门阵列，它是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路有限的缺点，可以通过简单的布局和编程，实现基本的门电路功能^[6]。stm32作为一种高性能、低成本、低功耗的嵌入式单片机有着广泛的应用，有很强的连接外设功能即可扩展性^[7-8]，且自带adc、dac，可以便捷的通过对mcu编程对自带adc、dac等内部功能甚至其他外接模块进行中心控制^[9]，是目前应用最广泛的单片机之一。嵌入式数控系统通过fpga、stm32等进行功能配合进行各种项目测量，测量项目主要为观测电压、电流、温度、湿度等，采集数据统计规律实现实时监测或者用于数据分析系统改善等。现阶段测量多通道模拟信号的数据采集系统主要是以下方法，采用隔离电路将8路模拟信号进行现场信号的隔离，实现了电压信号从电压→电流→光信号→电流→电压的转换，通过调节输出端滑动变阻器的阻值，对输入信号成比例缩小，保证输入信号电压值在adc采集的量程范围内，然后通过stm32自带的3个adc对通过隔离电路的模拟信号进行采集，adc1、adc2、adc3分别实现0-2、3-5、6-7路模拟信号的模数转换，由于stm32的参考电压上限为3.6v，因此隔离电路的左右尤为重要，后通过stm32将采集到的数据利用内部集成的fsmc（灵活的静态存储控制器）模块，连接不同类型的静态存储器，将fpga当做stm32的一段内存进行存储，与fpga统一时钟信号^[10]，并将采集的数据发送给fpga进行储存和发送，最终通过上位机进行显示和监控。这种方法利用了stm32自带的adc，及其强大的带载能力通过fpga进行高速存储，然而这种方法的限制也有许多，首先stm32自带的adc采集精度不高，仅为12位adc，且由于自带的时钟频率的限制导致adc的采样率也不能达到较高水平^[11]；该方法集成的模块过多，不利于调试；最终利用上位机显示，数据包的传输不够便利，显示不够直观，整个系统体积过大，因此有较大的改良空间。

2. 研究的基本内容与方案

针对现有的基于fpga和stm32的多通道数据采集系统方案，拟提出以下改进方案，系统框图如图1所示：

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解本课题研究所需的理论知识，初步确定设计方案，撰写开题报告。

第4-6周：学习fpga和stm32的多通道数据采集系统的基本原理及设计方法。

第7-13周：完成fpga和stm32的多通道数据采集系统设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王斐, 赵牛杰, 郝志超, 等. 基于 stm32 与 fpga 的信号采集电路设计[j]. 江苏大学学报: 自然科学版, 2018,39(2): 204-210.

[2]wangj，liu s b，xiong x x，et al． security enhancement of arbiter-based physical unclonable function on fpga［j］． wuhan university journal of naturalsciences，2017，22( 2) : 127 －133．