摘要：随着半导体技术的快速发展，高速、高精度和多通道等数据采集系统的高性能指标飞速提升。但现代数据采集系统在设计和应用中仍然面临着设计速度难以适应产品更新换代的快速变化和设计方案功能固定、通用性差等问题。因此，研究一种硬件可重构、开放化、普适性的数据采集系统，对于实现数据采集系统的快速、开放式设计，降低用户使用成本具有很高的应用价值。本课题根据现代数据采集系统的通用化结构特征，采用模块化的设计思想，依功能进行模块划分，提出并设计一种基于FPGA的硬件可重构数据采集系统，利用FPGA可以多次重中复配置的特点，通过时分复用的方式利用FPGA的逻辑资源，使在时间上离散的逻辑功能在同一FPGA中顺序实现。其中，配置存储器存储多种不同的逻辑功能配置数据流；通讯接口接收外部指令，控制FPGA内部重构控制器进行重构配置过程；FPGA执行不同的逻辑功能。用户只需经过简单设置即可实现功能定制和平台兼容，对于缩短用户产品研发周期、降低研发和生产成本具有重要的现实意义。本文重点研究内容有如下：首先，研究现代数据采集系统的通用化结构特征，设计系统硬件总体方案；分析可重构技术原理和研究现状，使用具有远程升级配置功能的FPGA实现逻辑功能重构配置。其次，根据通用化结构特征和总体方案，设计基于FPGA的硬件可重构数据采集系统硬件平台，完成系统器件选型和硬件电路设计；编写ADC采样控制模块、SDRAM读写控制器模块和中断相应模块等通用模块Verilog程序。再次，设计数据地址总线、USB和串口三种通讯接口模块，以及压力数据自适应采集和阈值判断及音频信号采集和频谱分析两种工程应用的逻辑功能模块，并实现了不同逻辑功能的重构配置。最后，本文给出了FPGA重构配置和数据采集系统中电路的调试过程。