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现代通信技术的研究离不开对各种信号的处理分析。信号数据的采集获取为这些领域的研究提供了重要数据基础。现代信息处理能力的不断提升,对信号采集技术提出了新的要求,更高的速率、更高的精度、更大的数据量。本课题核心工作是基于FPGA实现多通道高速信号采集处理技术,在硬件设计中使用了DDR3接口来实现数据存储能力扩展,使用PCIE总线来实现数据高速DMA(直接内存存取)模式传输,根据需求在FPGA内部实现脉冲信号高速提取功能。论文依托于该课题,首先从理论上研究了信号采集系统的基本硬件需求,选取多通道采样卡,通过在时间轴上交替采样的方法来实现单通道4GHz采样率的高速信号采集。为了满足课题需要的单次采样数据量达到500MB,在开发过程中使用了DDR3接口,通过DDR3 SDRAM来扩展FPGA开发板的存储能力,使系统的存储能力拓展到了2GB。为了方便连接采样系统的各个硬件组件选取Xilinx ML605开发板做控制功能开发。通过板卡支持的FMC接口使用I2C协议与4通道高速采集卡进行连接,接收采样数据。在数据传输解决方案中研究使用了PCIE局部总线及PCIE协议内容,实现了DMA模式的数据高速传输模块的设计与实现。实测数据传输速率能达到350MB/s。根据课题需要为了缩减用户端数据处理工作量,为用户端提供常见脉冲信号提取功能,提取有效数据。本论文的主要工作:(1)系统FPGA内部采集系统硬件结构设计,对系统的功能进行模块划分。(2)DDR3转存转发接口设计,负责DDR3接口控制器的数据读写操作。(3)PCIE用户控制逻辑设计,根据PCIE协议要求实现数据的解包与数据打包等功能,并实现数据接收发送。(4)脉冲提取逻辑设计实现,实现脉冲信号的高速提取,并实现脉冲分段检测功能。在本课题中设计实现的高速信号采集处理设备单通道采样率能达到4GHz。在1GHz以下采样率情况下最多支持8通道进行数据采集,单次采集的数据量能达到2GB,同时提供可选择的脉冲提取功能。设备采集功能可以适用于多种信号的采集工作。