在现代大型装备研发中,通常需要对温度、湿度、振动、电气多种不同性质的物理参数进行测量和采集。然而,面向如此多种多样的高密度参数的监测需求,数据采集系统往往需要通过连接各种各样的传感器来控制数据的读出与传输,重要的是,这些传感器类型不同、精度/位宽不同,采样速率不同,传统的基于总线的采集系统受制于时序、控制等问题,很难协调这些情况,同时也缺乏灵活性。目前业内首款混合信号示波器既有模拟通道的采样,还搭配有SPI（Serial Peripheral Interface）、UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）这些典型的数字接口,接口丰富,可以连接各种采样的传感器,但它通道数显然不够多,不能同时满足众多参数的监测需要。为此,本文提出了将片上网络（Network-on-Chip,No C）应用于数据采集系统中,采用基于“数据包”的数据统一读出与传送方式,配合可编程微码接口控制器,可实现多类型、多通道传感器的高密度数据采集系统中不同采样通道的采样速度、精度的灵活协调。论文所做的研究工作分为以下四个部分:1.基于片上网络的数据采集系统的整体架构设计。将片上网络应用于高密度数据采集系统的可行性进行分析,提出适用于数据采集系统的片上网络拓扑结构,最后设计出基于片上网络的高密度数据采集系统的整体架构。2.基于微码的可配置接口控制器的设计。设计了基于微码的可配置接口控制器,使系统能够适配不同协议接口的传感器,并完成可配置接口控制器的关键电路设计,通过更改与协议、速率、位宽对应的微码配置文件,仿真了SPI协议、UART协议接口采样,不仅能实现接口协议可配置,还能实现SPI协议接口采样数据位宽和速率的可配置。3.面向数据采集的片上网络关键电路设计。通过面向数据采集的片上网络传输需求,设计了一种适合用于数据采集系统的片上网络拓扑,并对拓扑中的异构路由器的关键电路进行设计,包括路由算法和微架构设计,最后完成网络输出接口设计。4.对整个系统进行了FPGA验证。本文搭建硬件平台,将FPGA设计工程下载到ZYNQ开发板上,并通过上位机软件将结果显示在软件界面上。结果表明该系统能够满足之前提出的对众多不同类型,比如不同采样精度、不同采样速度的高密度数据同时监测的应用需求。