随着我国工业水平的不断发展,保证工业设备的稳定工作正变得越来越重要。设备的稳定工作离不开实时状态监测,而在工业上,设备的实时监测常常需要定制测量模块。本文结合实际生产需要,采用通用化的设计思路,设计开发了一套基于CPCI的数据采集板卡,解决了3U板卡空间内16通道并行隔离测量的设计难题,实现了16路电气信号的精确测量,能够完成单个设备多种参数的同时监测或多个设备的同时监测,具有很大的实用价值。本文首先对模块的总体技术指标做了介绍,对实际生产提出的技术指标做了相应的需求分析,在此基础上完成了板卡的总体设计方案,包括硬件总体方案、软件总体方案与固件总体方案等。本文接着介绍了硬件电路设计,硬件电路设计主要包括模拟通道的方案选择、电源模块设计以及数字电路模块的设计。在进行总体设计的同时,结合了项目对板卡功能的具体需求,对每个模块进行了详细分析和设计,并实现了较为完备的芯片选型。固件设计部分主要完成FPGA内部逻辑模块的设计,包括自定义模块的设计与Sopcbuilder的设计等。软件设计主要包括软核程序设计、校准程序设计以及驱动函数设计。在FPGA内部设计软核,并在Avalon总线上挂载IP核,实现CPCI总线传输协议及其他模块功能,充分利用了板内资源。完成基于Lab Windows/CVI的上位机校准程序设计,主要包括利用SCPI指令远程控制校准源以及对测得数据进行线性拟合的工作。此外,完成了基于中标麒麟操作系统的驱动函数设计。本文针对测量数据精度问题,设计了基于线性回归的板卡校准算法,通过分析拟合板卡对应特定输出电压的测量数据,可以得到实际零点值以及每路通道的电压增益系数实现板卡校准。针对基于中标麒麟操作系统上位机数据通讯问题,本文研究分析了中标麒麟操作系统驱动设计流程,设计了相应的驱动函数,保证了上位机数据采集需要。本文设计开发的AD采集板卡系统经实际调试和上位机校准后,可以按照预定精度在并行隔离的前提下完成16路通道数据的同步测量,校准程序可以按照要求完成校准任务,上位机可以按照预设寄存器位置读取被测数值。板卡测量有效值、直流值、频率值测量精度均能达到指标,实现了课题要求的各项功能。