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模数转换(analog-to-digital conversion, ADC)是数据采集的重要组成部分,它将模拟信号转换为方便存储和处理的数字信号。随着电子技术的发展,电模数转换的采样带宽和有效比特位数等方面的性能在不断提高,但受限于“电子瓶颈”,如电采样时钟的抖动性能,电模数转换器无法直接实现超宽带信号的无失真采样,难以满足通信领域对模拟信号带宽日益增长的需求。光子学技术具有超宽带、高精度、低抖动、高稳定性等特点,利用光子学技术在光域进行信号处理,能够克服电采样的瓶颈,显著提高模数转换的性能,是一种提高模数转换采样率与有效比特的有效途径。为了处理和显示因采样率和有效比特数极大提高带来的高速、大容量数据流,光模数转换的后端数据接收系统必须具备高速、大容量的存储与传输能力。本文设计并实现了光模数转换中后端高速数据接收系统,包括数据存储和传输。该系统基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA),采用DDR3SDRAM作为存储介质,利用PCI Express总线通过存储器直接访问(DMA)机制实现数据的高速输出。首先,比较分析了常用数据采集系统的硬件结构,根据光模数转换中后端电ADC的布局和FPGA的性能,设计了单处理核心、多处理核心的硬件架构,以及DDR3SDRAM存储控制和PCI Express应用层传输的逻辑架构,详细阐述了存储和传输逻辑的工作流程,制定了主从FPGA数据通信的帧格式。然后,在FPGA平台上实现了存储和传输逻辑的功能模块,分析了存储逻辑的设计原理,详细阐述了存储和传输逻辑功能模块的状态机工作流程。最后,构建了DDR3SDRAM存储模型和PCI Express事务模型以仿真验证存储传输逻辑功能,并搭建了一个单通道的数据接收系统,开发了基于Linux的PCI设备驱动,对单通道系统进行了存储和传输带宽、延时等性能测试。测试结果表明,存储逻辑的带宽效率为100%;传输逻辑的带宽效率为81.4%。