1.1 最小系统模块
本设计选用Altera公司的Cyclone IV E系列的EP4CE22F1717作为采集系统的控制器。它有22 320个逻辑单元、154个用户输出输出口、132个乘法器、4个PLL（“Phase Locked Loop”锁相环）。芯片的外部提供晶振频率为50 MHz。
1.2 温度采集模块
数据系统采用PT100温度传感器来测量10路温度。PT100温度传感器将温度变量转换成可以传送的标准化电信号。此传感器精度高，稳定性好，测温范围在-200 ℃～650 ℃之间，符合临空测温范围要求。如图2所示，将PT100传感器连接到差动电路中，测量差分电压，将此电压信号进行整形调理，经过模数转换芯片得到数字值暂存到FPGA中的内存中。滤波电路采用阻容滤波。仪表放大器采用TI公司的仪表放大器INA333，该放大器具有低功耗、高精度的特性。AD转换芯片应用5 V供电电压的TLC2543IN，允许11路外部模拟信号并行输入，串口输出转换数据，具有12位的分辨率。
1.3 气压采集模块
本设计选用SMI公司的SM5852系列气压传感器来采集气压信号。SM5852传感器的工作温度为-40 ℃～125 ℃，能够满足临空的恶劣环境，芯片内部有温度补偿算法，实现气压的精准测量。本文选用SM5852-003传感器，其可测压力范围是0～0.3 PSI（Pounds per Square Inch）。气压传感器既可以输出数字信号，又可以输出模拟信号。为了使系统设计简单而且信号获取精确高，这里直接采集传感器的数字信号。数字信号是通过IIC协议传输的，并利用74LVC4245电平转换芯片将电压的控制器与传感器连接在一起，将5 V的数字信号转换为3.3 V数字信号，同时对控制模块起到保护作用。
1.4 通信模块
这一模块在本系统中非常关键，它是连接采集器与地面监控系统的纽带。它负责将临空采集平台上获取的信息实时地传送给机载计算机或者北斗模块，同时实时接收来自两个模块的指令。采集平台上的重要数据信息通过事先拟定的协议被组合成不同长度的帧发送给地面指挥站。为了保证数据的安全性和准确性，增加数据帧校验环节，将求异或和作为帧校验的方法。
本系统的FPGA控制板放置在数据采集系统的平台上，与地面指挥站通信交互信息主要有两类：一类是下发采集器收集到的数据信息，另一类接收地面指挥系统的指令信息。为了保证数据安全和采集系统的可靠性，对通信模块冗余设计。通过两个RS422接口与机载计算机相连，机载计算机再通过无线通信与地面指挥站交互信息。另外，还通过两个RS232接口与机载北斗相连，通过北斗卫星服务与地面指挥站联系。同时，采集器的定位信息一同下发到地面。RS422接口芯片选用ADI公司ADM2587E，RS232接口芯片采用ADI公司的ADM3251E。两个RS422接口分为主板串口、从板串口，主板串口处理的是与主板相关的数据信息，从板串口处理与从板相关的数据信息。