随着数控技术不断朝着更加智能化的方向发展,要求数控系统对于加工过程的各种信号参数如:温度、振动、功率、跟踪误差以及刀具状态等能够准确的监控与处理,为数控机床的智能控制提供保障。本文以HNC-848数控系统为平台,设计和实现了一种基于HIO-1000总线模块的数控机床高频传感器数据采集装置,该装置基于STM32与FPGA实现高频信号采集,并与华中8型的总线单元HIO-1000实现了互联互通。该装置具有采集频率高,采集精度可靠,数据存储量大的特点,解决了华中8型数控系统采集高频信号精度不足的问题。本论文结合实际需求进行研究和实践,完成主要工作如下:首先,从华中8型数控系统中的实际需求入手,介绍了以HIO-1000总线单元为基础的数控系统高频传感器数据采集装置的整体方案设计,描述了从AD转换模块、数据采集存储模块到华中8型上位机数据处理模块的设计原理。完成了装置中采集存储模块的硬件设计。其次,实现了华中8型数控系统总线单元AD转换嵌入式软件模块设计。该模块通过FPGA和AD7265实现高精度AD数据采集,并实现了数据采集单元与FPGA之间基于FSMC总线的功能,保证了数据信息的有效传输。第三,实现了基于嵌入式文件系统FatFS进行SD卡数据存储功能。利用STM32自带的Mass storage固件库实现了通过USB接口与数控系统上位机数据传输的功能,最后在华中8型数控系统上位机上集成了数据采集处理的软件功能。最后,通过信号发生器产生标准波形实验对系统的性能进行了验证与标定。将基于HIO-1000总线单元的高频传感器数据采集装置应用到机床振动分析实验中,完成了实际数据采集和验证工作。