信号采集技术作为在工业生产、航空航天、测控测量等领域广泛使用而又极其基础的技术方法,有着不可或缺的地位。NiosⅡ系统以其可裁剪、易于移植等等优点,在信号采集领域有着越来越广泛的应用。基于NiosⅡ的可重构信号采集设备作为上述两者相结合的又一成功实现,能够由USB接口芯片完成与上位机之间的USB通信,同时能够在NiosⅡ系统中完成对控制命令的解析,并根据指令实现对外围设备的控制运行,实现多通道的驱动输出与信号采集功能,更能基于采集数据的基础实现对被测设备操作状态的实时判决,并最终实现采集数据或判决结果通过USB总线与RS422总线的上传,并以可视化的形式呈现给用户。关于实现基于NiosⅡ系统的信号采集功能,本文的主要内容如下:1、构建NiosⅡ软核处理器系统。将串口UART IP核,定时器Interval Timer IP核,PIO IP核、EPCS模块等集成到软核处理器中。借助串口中断、定时器中断、PIO中断三种中断处理功能的协调运行,并协同其他外围电路的辅助,实现NiosⅡ系统软硬件功能的设计。2、USB通信功能的设计与实现。本课题采用CY7C68013A芯片实现对USB协议的处理,并根据其固件框架完成了USB芯片的初始化以及用户自定义请求的处理,最终通过端点0的控制传输功能实现上位机对硬件设备的控制以及上位机与硬件设备之间的通信。3、仪器驱动库与设备驱动的设计与实现。作为直接与用户交互的部分,在完成WDM设备驱动开发的基础上,根据设备功能需求,采用模块化的设计思想完成了设备仪器驱动库功能函数的设计。4、为保证设备功能的可靠性,本文最后借助上位机人机交互界面,对采集设备的驱动输出、信号采集、操作判决等模块进行了测试和验证。测试结果表明,基于NiosⅡ的可重构信号采集设备能够长时间稳定运行,能够实现设备的“可重构”特性与驱动输出、信号采集的功能。整个设备基于分层与模块化的设计思想,扩展性好,灵活性强。