随着大型飞机的快速发展,飞行测试参数的种类、数据量、速率、实时性等要求越来越高,传统的PCM系统存在组帧不灵活、数据传输速率低以及成本高等问题,已不能满足日益增长的机载测试需求。EtherCAT实时工业以太网具有组帧灵活、速率高、实时性强、性能稳定等特点,能很好地满足当前的测试要求。如何实现EtherCAT实时以太网与机载应用环境的融合是研究的重点。本文结合实验室承担的科研项目——“基于实时以太网的机载数据采集系统关键技术研究、实现与验证”,重点研究基于EtherCAT的机载数据采集系统嵌入式主站的硬件电路和协处理器的设计与实现。本文首先概要介绍机载数据采集的现状及网络化测试的发展趋势,分析引入EtherCAT实时以太网协议的优势和必要性。其次,在介绍EtherCAT协议的基础上,结合EtherCAT对系统功能和结构的要求,确定了机载数据采集系统的组成,完成了采集系统主站及各从站的功能框图设计。在兼顾各从站功能的情况下,完成了嵌入式主站的硬件电路设计,其中包括主控板和接口板的主要器件选型和详细硬件电路设计。然后,详细描述了主站硬件协处理部分的FPGA设计,利用仿真工具Modelsim对各主要模块进行了仿真和时序分析。论文最后,在所设计的主站硬件平台上,对硬件协处理器进行了板级测试,进一步改进完善了协处理器功能,验证了实现方案的正确性,达到了预期目的,为后续的主站应用软件开发提供了稳定的硬件平台。