频率稳定度表征了频率信号维持其恒定频率的工作能力。对频率稳定度的测量可以评估一个系统稳频的好坏。评价频率稳定度的手段是计算一定时间段内的阿伦方差,要求对频率信号进行无间隙,不间断测量。以FPGA为核心的高速等精度的频率测量,不仅突破了直接测频方法中对测量频率需要采用分段测量的局限,而且在整个测量频段内能够保持高精度不变,是测频方案中的首选。周边元件互连总线(PCI)是微型计算机中处理器和存储器与外围控制部件、扩展卡之间的互连接口。PCI局部总线由于其速度快、可靠性高、成本低、兼容性好等特点,在各种计算机总线标准中占主导位置,采用基于PCI标准的接口设计已经成为数据采集项目开发中的优先选择之一。接口设计采用FPGA具有电路简单,易优化,干扰小等明显的优点,但独立设计难度较大。本文提出了一种以测量阿伦方差的方式进行频率稳定度评估的等精度测频电路设计方案,并制作了简化的,严格遵循PCI接口规范的PCI模组,所有电路集成于一块可编程逻辑器件(FPGA)为主芯片的板卡上,在满足设计要求的前提下优化了逻辑,降低了延迟和干扰,具有高集成度、高速和高可靠性的特点,该卡应用于横向塞曼稳频激光器的频率稳定度测量中。Win32驱动程序模型(WDM)是目前主流操作系统中采用的驱动方式,具有良好的可移植性和可配置性,其基于对象的处理模式非常适合于开发应用程序编程接口(API)程序,实现丰富的人机界面。在本文的设计中,板卡的工作状态由上位机(PC)程序控制,采用VC+Windows DDK+Driver Stdio编程,操作系统通过即插即用(UPnP)管理器和WDM驱动,可以实现软硬件数据的实时传输,处理和显示。全文对硬件的设计,驱动程序的开发,控制软件的编写,测频实验应用,数据处理,误差产生分析和减小办法进行了详细的论述。在最后,总结了本文的研究工作,分析了设计存在的几点不足并提出了进一步优化设计的一些看法。