当前,新型的数据采集系统正在朝着结构微型化、功能通用化、通道可扩展的方向发展。堆叠式微型数据采集系统基于微型结构设计,具备配置灵活、通道易扩展的突出特点,能实时采集和存储设备工作过程中的振动、冲击、压力、应变和温度等信息。在车辆安全测试、航天试验分析、安全器械研发等应用领域具有重要的现实意义。论文针对堆叠式微型数据采集系统的设计要求,从系统指标分析和总体设计方案出发,对采集系统的硬件电路和FPGA控制逻辑进行了详细介绍。主要完成了以下几个方面的工作:(1)首先设计了桥式传感器接口电路和前端程控放大、程控滤波等电路,能根据上位机写入的程控参数完成信号调理设置。完成了芯片选型和电路原理图绘制。针对3路独立ADC设计了同步采集电路,采用异步FIFO对各通道采集数据进行缓存和编帧。(2)针对采集系统可灵活配置采集模块数量,扩展采集通道的设计要求,从优化物理接口和可靠通信的角度出发,设计了以M-LVDS接口为基础的多点互联总线通信链路,对M-LVDS多点通信技术进行分析说明,并对数据采集模块和控制模块之间的指令与数据传输帧格式进行了规定和校验。(3)使用Verilog语言编写了各控制模块的逻辑程序,使用Modelsim软件对各模块进行了功能仿真和时序分析。最后为采集系统搭建了系统测试平台,使用Chip Scope软件完成逻辑程序的板级调试,使用相关仪器对调理电路进行测试分析,并通过上位机软件对采集系统的指令和数据传输性能进行了验证。测试结果表明本课题设计的堆叠式微型数据采集系统各项功能正常,可通过上位机软件设置各通道增益系数、滤波参数以及采样率。能根据用户需求灵活配置采集模块数量,扩展采集通道。采集模块与控制模块之间数据传输稳定,带宽符合要求。系统整体性能良好,具有工程应用价值。