石繁荣，黄玉清

（西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010）

随着数字技术的飞速发展和数字系统的广泛应用，模拟信号转换为可处理的数字信号，对采集系统的精度、采样率以及数据速率都有更高的要求。对于大型复杂的设备，其故障检测和诊断同样是一项复杂的工作，采集设备的工作状态及环境变化，对操作者了解设备的工作状态，及时对系统的故障作出判断和处理有积极的意义。FPGA器件具有很高的集成度，丰富的资源，用户可编程，使用方便灵活，设计周期短，因而广泛应用于数字系统中。本文介绍了以FPGA为控制核心的高速数据采集与传输系统，以低速串口传输数据量少的上位机控制指令，通过高速USB接口向上位机传输数据量大的采集数据帧，保证指令和数据传输的可靠性，可提供最多32路采集通道，并可通过上位机界面配置采集通道数量和采集电路增益，FPGA控制器根据约定的控制协议执行操作。系统程序设计以ISE 10.1为平台，使用Verilog HDL语言设计实现。系统针对复杂环境的大型设备的运行监测和故障诊断需求，提供一种可应用远程测控的底层数据采集与传输应用[1-3]。

1 系统硬件结构

系统结构如图1所示，系统主要有上位机管理系统、链路管理主控层和通道管理从控制层三个主体部分。上位机管理系统提供人机交互的功能，本文不做详细介绍，系统硬件主体主要由主控层和从控层组成。链路管理主控制层主要实现控制指令解析、数据管理和从控层管理等功能，通道管理从控制层主要功能是通道管理和配置、数据管理和传输。……