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数据采集系统是结合计算机软硬件来实现灵活的、用户自定义的测量系统，主要是通过一定的硬件接口完成数据采集，然后通过计算机的外围接口将采集的数据送入计算机进行下一步的处理。在一个系统或产品进行现场测试的过程中会有大量的实时数据需要采集与存储，然后要对采集的数据读取到计算机或其他设备上进行数据分析。正是基于这样的需求，设计一个适合高速数据采集和传输灵活的数据采集系统无疑有着重要的意义。由此对数据采集系统提出三个方面的要求：一是与计算机之间简单灵活且传输速率高的接口；二是数据采集系统能够实现实时、高速、海量的数据采集；三是灵活的系统解决方案，相比于ASIC（Application Specific Integrated Circuit）要能够实现小批量快速上市并且能够灵活的进行软硬件升级。正是基于上述三个方面的要求，本文提出了在FPGA（Field Programmable Gate Array）平台上实现基于USB2.0（Universal SerialBus）和DDR2（Double Data Rate）的数据采集系统的解决方案。
本文主要研究了基于USB2.0和DDR2 SDRAM的SoC（System on Chip）系统架构设计和以FPGA为平台的系统设计方法。文中根据数据采集系统的应用需求进行系统分析和定义，提出了以MCU（Micro Controller Unit）为核心的SoC系统架构设计。首先根据系统的设计目标，选用USB2.0和DDR2作为数据传输接口，然后结合MCU的总线结构提出了整体的数据采集系统的架构。然后，对系统中的控制核心模块和传输核心模块进行了分析和设计，包括MCU上的固件设计。以FPGA设计方法为指导，研究了器件选型、资源评估等问题，并分析了FPGA时钟设计、接口设计、时序设计中遇到的问题，提出了常用的解决方法和约束设置。最后对系统的性能和FPGA的功耗进行了分析，性能是指以FPGA为平台结合DDR2 SDRAM的数据采集系统能够支持的最大数据采集带宽和存储深度；功耗分析是结合工具XPower和实测功耗进行对比分析。
本文所设计的数据采集系统不仅通过了仿真验证，还成功地在Xilinx Virtex5LX30 FPGA上初步实现了产品化，并且在实验室项目EoC（Ethernet over Coax）芯片的现场测试中成功应用。通过对该系统的设计为实验室USB2.0与DDR2控制器的应用和FPGA作为平台的系统设计积累了一定的经验。