基于FPGA的多通道实时数字信号采集与预处理系统设计

高建伟 （ 中国电子科技集团公司第五十四研究所 ）

https://doi.org/10.37155/2717-5197-0808-9

Abstract

随着现代工业自动化、智能传感、雷达通信及生物医学工程等领域的飞速发展，对高速、高精度、多通 道同步数据采集与实时处理能力的需求日益迫切。传统的基于微处理器或通用计算机的数据采集系统在面对海量、高 速数据流时，常受限于其串行处理架构和有限的带宽，难以满足严格的实时性要求。现场可编程门阵列（FPGA）凭 借其强大的并行处理能力、灵活的可重构特性以及丰富的片上资源，为构建高性能实时信号处理系统提供了理想的硬 件平台。本文针对上述挑战，设计并实现了一种基于FPGA的多通道实时数字信号采集与预处理系统。该系统以Xilinx Artix-7系列FPGA为核心控制器，采用多片高精度、高速模数转换器（ADC）实现8通道同步模拟信号采集；通过优化 的DDR3 SDRAM控制器实现高速数据缓存；并在FPGA内部硬核逻辑中实现了包括数字下变频（DDC）、快速傅里叶 变换（FFT）和数字滤波在内的关键预处理算法。本系统能够稳定工作在100 MSPS（每秒百万次采样）的采样率下， 有效完成多通道信号的同步采集、实时频谱分析与特征提取，显著降低后端处理器的数据处理负担。

Keywords

FPGA；多通道数据采集；实时信号处理；数字下变频；快速傅里叶变换；DDR3 SDRAM

Full Text

PDF

References

Copyright © 2026 高建伟 Publishing time:2026-04-30
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License