随着自动化测试技术的不断发展,数据采集模块已经广泛应用于航空航天、工业测控等领域,然而由于待测信号的数量和性质日益复杂,当前大部分数据采集模块仅针对专用系统特定测试需求进行开发,在数据采集模块的关键参数如测量信号数目、高采样率、高分辨率、并行性以及可支持操作系统种类等方面难以兼顾。因此本文充分兼顾以上多种设计需求,研制出一款基于CPCI总线的多通道并行采集模块,可以满足实际应用需求,对于同类型数据采集模块设计具有一定的借鉴价值。本文首先对模块的技术指标要求进行了需求分析,结合通用测试平台可能的应用场景,提出了兼具通用性、灵活性、可维护性的3U尺寸CPCI数据采集模块总体方案,并从硬件电路、固件逻辑、软件驱动这三个方面进行设计实现。在硬件电路设计过程中充分考虑并行性的功能实现、板卡集成度、模块功耗、PCB布局布线等方面,确定以AD7771模数转换芯片作为数据采集核心、以FPGA作为硬件控制处理核心、以CPCI总线为数据交互核心的硬件电路设计,实现了对多通道、多类型输入信号的并行实时采集、处理和传输。在固件逻辑设计过程中充分考虑逻辑的复用性以及设计灵活性,采用自定义IP核进行各功能模块逻辑设计,针对并行模块的高速数据流设计进行了重点叙述,各功能模块总线接口预留了上位机可访问的控制、状态寄存器组,可以完成良好的人机交互,最终实现了以Avalon总线为逻辑互联核心、以PCI软核为数据通讯核心的SOPC设计。在软件驱动设计过程中充分考虑驱动代码的可移植性,针对不同环境测试需求,分别设计了基于Windows系统和VxWorks系统的面向硬件操作的驱动程序、软件应用程序以及基于AD芯片自校准的系统校准程序,并在Windows环境下设计了人机交互界面,实现了对模块的实时控制。在完成了对模块的硬件电路、固件逻辑、软件驱动的设计后,搭建模块测试环境,对模块的各项功能、并行性指标、同步性指标以及模块的动态指标进行了测试,经测试模块各项技术指标满足精度要求,验证了设计方案的可行性,实现了通用测试平台下32通道并行AD模块的设计预期。