包含硬件PCB硬件设计和FPGA的Verilog代码的编写，下图为主要功能框图。FPGA作为处理单元，实现了包括电流和电压的采集、千兆以太网通讯、SD卡本地存储和串口通讯等。已经打PCB板实际验证和Verilog代码在硬件上的实际测试，测试部分包含：千兆网通讯收发测试、AD采集的数据验证、SD卡存储验证、RTC实时时钟读取和RTC的RAM突发读取等。
PCB设计采用的是AD软件，Verilog程序通过quartus II软件编写。现由硬件和软件两个方面简单介绍。
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一、硬件设计
下图分别为硬件的正面和反面，纯手工焊。综合考虑千兆以太网中的高速数据线的差分阻抗100MΩ、数字电源和模拟电源的划分等，PCB主要采用四层板的设计方案。顶层和底层为信号走线层；第二层为完整的地层，分为数字地（DGND）和模拟地(AGND)，为顶层的信号层和电位电流模拟量的采集提供参考；第三层为电源层，本层提供较为完整的3.3V电源平面和模拟地平面，还有1.2V和2.5V的电源平面。
其中硬件设计中最要小心的是千兆以太网的设计和电流采集部分。千兆网部分采用的是ETL8211EG芯片，支持千兆以太网，要实现千兆网络，要保证查分阻抗100Ω，就需要考虑蛇形走线和线宽线距、参考层等因素。电流采集部分要考虑模拟地的划分和电流的放大倍数、高精度电阻等，这里我选的是INA240A系列，包含20、50、100、200四种增益可以选择。数模转换是8通道，每通道16位，支持并行的200SPS的AD7606芯片。SD卡就是最常见的Micro SD Card，买的闪迪的16G的卡。RTC是常见的DS1302。考虑版面问题，数码管只留了一个。硬件下载AD源文件下载链接：https://download.csdn.net/download/qq_39521541/15110220
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AD中的三维图如下：
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各模块的原理图如下，这是初版 的原理图，实际的硬件在此基础上进行了修改，但是变化不大，就不再截图了。
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二、软件程序编写
在以上硬件的基础上编写了程序，总程序5000余行。实现了AD7606电压和电流数据的采集和RTC的时间和内部RAM突发读写，然后并行的存储和通过千兆以太网与串口发送到电脑上。
程序的顶层模块设计如下图：
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通过电脑上的网络助手同时采集到的串口数据、千兆以太网数据和用Winhex查看的SD卡内存储的数据如下图，数据完全一致。串口数据为什么也用网络助手显示呢，因为我板子上的串口上可以插上一个网络模块，这样串口数据也可以通过无线发送到电脑了，当然硬件上也有有线的串口端子，也进行了验证，不再截图赘述。
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程序主要难点在于逻辑与时序的处理，程序中进行了一些时序的操作。为了方便我理清思路也进行了主要的时序图的绘制，如下图所示，画时序图的软件可以在这里下载https://download.csdn.net/download/qq_39521541/14951291，破解版很好用。 ?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTIxNTQx,size_16,color_FFFFFF,t_70)
程序的模块结构如下图所示，其中4G其实就是串口，为了进行跨时钟域和SD的闪存，用了双口FIFO、双口RAM、单口RAM、ROM等IP核。
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接下来是编译后的资源占用情况和编译信息，从图中可以看出基本不存在警告，其实现存的三个警告，完全不影响结果，而且知道警告存在的原因即可。
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时序约束部分截图如下，时钟主要约束了50M的系统时钟、25M的SD卡时钟和125M的千兆网时钟。
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最后的最后附上总的程序源码：https://download.csdn.net/download/qq_39521541/15110143
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