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计算机技术、传感器技术以及通信技术的不断发展,有力的推动了数据采集系统的不断发展和创新。数据采集系统在当今工业设备检测诊断中起着关键作用,本文以宝钢工业技术服务有限公司的在线诊断监测系统项目为背景,以实现智能化、网络化、低功耗以及软硬件可裁剪的多通道数据采集系统为目标,设计并实现了一种基于Raspberry Pi的数据采集系统。本文的主要研究内容是：首先,通过对本课题实际需求分析以及对多家厂商软硬件开发平台对比,最终本课题选用了基于ARM11架构的Raspberry Pi作为系统控制开发平台,该平台采用基于Linux内核的Raspbian。其次,通过研究串行外围设备接口(SPI,Serial Peripheral Interface)总线协议及Raspberry Pi内核中SPI子系统驱动框架,基于Raspberry Pi平台设计并实现SPI总线直接驱动数据采集卡,实现多通道数据的快速采集。实现了在工业生产领域中使用Python语言的开源框架与硬件交互开发的案例。再次,在本系统中提出了使用环形数据缓冲区RingBuffer来实现数据采集过程中数据同步的方法,并将该方法应用于数据采集与数据处理速度不匹配的两个模块之间,来实现数据采集系统的数据同步过程。然后,根据采集数据的特点,本课题使用FFT(Fast Fourier Transform)算法进行数据处理,优化数据处理过程并充分利用Raspberry Pi较强的浮点计算能力,为实现数据频谱信号的分析与处理奠定基础,提高了准确性和效率。并实现对历史数据的保存,便于数据分析及数据回放展示。最后,在数据显示模块,本文选用基于Python语言的PySide和Matplotlib在上位机实现数据的显示及波形图的绘制。本文通过对采集系统进行多方面系统测试,最后结果表明,本文设计实现的基于Raspberry Pi的数据采集系统满足公司对设备检测诊断中状态数据的采集需求,各模块的运行效果满足设计要求。