陀螺信号采集系统是一个应用在航空、航海、航天等多个领域的关键系统，它能够准确测量和记录旋转体的姿态和运动状态。本文提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）技术的陀螺信号数字采集系统的设计，其旨在采集无驱动结构硅微机械陀螺产生的信号。硅微机械陀螺因其尺寸小、重量轻、功耗低等特点，广泛应用于各种便携式和手持设备中，尤其在消费电子产品中占有一席之地。
FPGA作为一种高效的可编程逻辑器件，其优势在于可以利用硬件描述语言（HDL）进行编程，实现并行计算，从而在处理高速信号方面显示出巨大的优势。与传统的单片机相比，FPGA的指令执行周期更短，更适合于高速数据采集的应用场景。文章中提到的FPGA芯片是Altera公司的EP4CE15F1717，该芯片具有丰富的逻辑单元和内部资源，能够灵活地实现各种复杂的逻辑功能，满足高速数据采集的需求。
AD采样指的是模拟信号到数字信号的转换过程，是数字信号处理的前置步骤。在本设计中，AD采样使用了Maxim公司的MAX1188芯片，它是一种高精度的模数转换器，能够支持±10V的双极性信号输入，并能输出16位的数字信号。MAX1188的高精度特性确保了采样信号的准确性，能够满足陀螺信号高精度采集的要求。
系统的通信协议选择了RS232协议，RS232是一种串行通信协议，广泛应用于计算机和各种设备之间。使用RS232协议可以方便地将采集到的数据通过串行端口传输至上位机，进行进一步的处理或分析。
在系统设计中，硬件设计主要涉及到FPGA和AD转换器的电路搭建以及整体电路的布线布局，而软件实现则主要关注于FPGA的内部逻辑编程，这包括状态机的设计、AD采样的时序控制等。通过设计有效的状态机，可以控制FPGA对AD转换器进行准确的时序控制，保证数据的正确采样。同时，本文还详细讨论了RS232通信协议的实现过程，确保数据能够正确无误地传输至上位机。
通过实验验证，制作的硬件样机能够准确地采集各种工况下的陀螺信号，系统稳定，精度高。这说明了基于FPGA的陀螺信号采集系统设计是有效且可行的。该系统不仅适用于实验室数据采集的场合，还可以集成到实际的姿态解算系统中，为姿态解算提供实时、准确的数据支持。
本文对于从事陀螺仪数据采集、信号处理、以及相关硬件开发的专业人员有着重要的参考价值，它不仅提供了硬件设计的方案，同时也为软件设计和系统测试提供了详实的方法和思路。此外，本设计所采用的技术和方法也可以广泛应用于其他类型的传感器信号采集系统中。
