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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在高速发展的数字化时代，数据采集在我们的日常生活中起着举足轻重的作用，它作为信号处理过程中的一个重要环节，并广泛应用于雷达、瞬态信号测试、声呐、无线探伤等很多科学领域。但是随着应用的愈发深入，在进行一些复杂系统的多通道连续高速数据采集时，读数据采集系统的可靠性、实时性与精确性都有较高的要求，这些复杂系统通常采用usb的通信方式来与计算机进行通信。目前市场上流行的usb不仅在传输距离上有很高的限制，而且稳定度不高且容易掉线；与此同时，由于系统电路的不合理设计以及时钟偏差等问题，造成了数据传输的不稳定。而fpga具有运行速度快、开发周期短、功耗低、时钟频率高等特点，结构灵活，使用简单，板卡尺寸小，因此对fpga进行简单的重新编程即可改变硬件包裹，从而轻易的改变处理器内核，无需修改其他的系统硬件部分，简化了硬件设计的流程，并提高了硬件与软件的开发速度，使得软件硬件协同设计成为可能。针对之前所发现的种种问题，本系统设计了以fpga为核心控制器的多通道数据采集系统，通过选取合适的高速高精度模数转换器，并将数据采集系统的时序设计与电路设计进行优化，从而对数据进行采集，实现多通道数据采集。

国内外研究现状

fpga市场前景诱人，但门槛在芯片行业里较高，全球有60多家公司先后尝试攀登fpga高地，其中涵盖三星、英特尔、摩托罗拉、德州仪器、飞利浦、ibm、三星、东芝等行业巨头，但由于fpga是一个技术密集型的行业，坚定的技术功力是形成具有竞争力产品的重要基础，因此最终登顶成功的只有四家公司：altera（阿尔特拉）、xilinx（赛灵思）、microsemi(美高森美)、lattice（莱迪思），其中xilinx一直保持着全球fpga霸主地位，，与altera共同占有近90%的市场份额。

阿尔特拉（altera）是世界上“可编程芯片系统（sopc）”的解决方案倡导者，通过结合带有软件工具的可编程逻辑技术、知识产权（ip）和技术服务，将可编程逻辑的灵活性、产品及时面市等内在优势与更高级性能以及集成化结合，特别是为当今大范围的系统需求而开发设计。2015年英特尔公司以167亿美元收购阿尔特拉，使其成为英特尔旗下可编程解决方案事业部，并携手现有数据中心事业部与物联网事业部一起开发“高度定制化和高度集成化的产品”，对人脸识别等计算任务具有重要作用。

2. 研究的基本内容

本论文主要研究的内容是以FPGA为核心器件的多通道数据采集系统的数字逻辑电路与硬件的设计。数据采集的核心过程就是将连续模拟信号转换成离散数字信号，即采样，因此模拟信号经过调理电路后由A/D芯片进行采样，然后通过FPGA对数据进行缓存与处理，并将有效数据经总线传输给计算机。本系统在实现各通道同步采样的基础上，通过自动根据信号强度调整量程的方式，来提高测量的精度。为了防止各通道的数据互相干扰，在PCB板的绘制阶段应充分考虑信号层、地层和电源层的分配情况，从而保证信号的完整性。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

4.1实施方案

4.1.1 系统的结构

数据采集系统结构图如图1所示：

4. 参考文献

[1] 王增刚,常蕾.基于fpga多通道数据采集系统的设计[j].电子测试,2018(21):30-31 25.

[2] 郭艳. usb2.0接口多通道数据采集系统的设计[d].西安理工大学,2018.

[3] 刘雨聪.基于fpga的高速多通道ad采样系统的设计与实现[j].电子技术与软件工程,2018(10):92.