随着测量测控行业的不断发展,在许多信号采集应用中,采集设备需要对测量信号进行多通道、高同步、高采样率、高精度、高吞吐率以及实时传输的采集,因此设计一种具有数据存储和传输功能的多通道信号采集系统具有重要的工程应用价值。本文在基于旋翼桨叶表面压力信号128通道同步采集设计的基础上,研究采集系统失配误差的估计与校正、eMMC存储、以太网数据传输和PCIe数据传输,其主要包括:ADC采样时钟延时误差造成的通道间相位匹配失调分析、eMMC 5.0协议规范研究、基于FPGA的eMMC存储主控器设计、基于以太网芯片W5500的TCP数据通信设计以及结合Xilinx IP核集成RIFFA2.0框架的PCIe数据传输设计。本文首先根据所应用的场景提出系统的设计方案,整个方案设计的结构主要由信号采集卡和数据存储传输主控卡两个部分构成。其中,信号采集卡主要包括信号放大、滤波、ADC以及控制逻辑模块的设计,而数据存储传输主控卡主要包括主从数据通信、数据处理、PCIe数据传输、eMMC数据存储和以太网通信等模块设计。接着本文对采集系统的特性进行分析,其主要对ADC系统模型、性能参数、失配误差和多通道相位匹配分析,通过ADC系统模型定量的分析了偏置误差、增益误差和时钟延时误差对采集数据频域的影响。其次再研究了 eMMC 5.0规范协议,该协议制定了存储设备的工作寄存器、设备工作模式、数据通信接口和读写控制时序等内容,并在该协议的基础上设计基于FPGA的eMMC数据存储控制器,控制器主要包括初始化模块、命令通信模块、工作状态处理模块和数据读写驱动模块。然后再根据实际需求本采集系统设计了两种数据传输方式,一种是结合以太网芯片W5500的TCP数据通信,另一种是结合Xilinx IP核集成RIFFA2.0框架的PCIe数据传输设计,以太网传输采用网络芯片W5500作为TCP通信连接控制器,主控器负责读写芯片的寄存器实现数据传输,PCIe数据传输则是采用Xilin FPGA中的IP核实现PCIe的物理层数据处理,数据链路层和事务层则由RIFFA2.0集成模块来实现数据处理。最后主要是对本采集系统设计中的各个模块进行测试,其包括采集卡部分、数据存储部分和数据传输部分,采集卡主要验证增益的配置和数据的回传功能,数据存储主要是验证数据的读写速率和准确性,数据传输主要是验证TCP和PCIe数据传输的速率。测试结果表明,单块采集卡能够满足16通道200KSPS的同步采集,8块采集卡总共128通道同时采集时的数据量达到76MB/s,而eMMC存储控制器能够达到最高104MB/s的读写速率,W5500网络通信速率测得最大为22Mb/s,PCIe数据传输总共能够达到3 GB/s的传输带宽。