数据采集系统是信号与信息处理系统中的重要组成部分。因此有必要对其中的数据采集系统进行研究。 本论文在研究数据采集卡的各个模块的工作原理的基础上，提出了由高速高精度A/D转换芯片、高性能FPGA、PCI总线接口、组成的高速数据采集系统设计方案及实现方法。其中FPGA作为本系统的控制核心和传输桥梁，发挥了极其重要的作用。通过FPGA不仅完成了系统中全部数字电路部分的设计，并且使系统具有了较高的可适应性、可扩展性和可调试性。在时序数字逻辑设计上，充分利用FPGA中丰富的时序资源，如锁相环PLL、触发器，缓冲器FIFO、计数器等，能够方便的完成对系统输入输出时钟的精确控制以及根据系统需要对各处时序延时进行修正。 在存储器设计上，采用FPGA片内存储器。可根据系统需要随时进行设置，并且能够方便的完成数据格式的合并、拆分以及数据传输率的调整。在传输接口设计上，采用PCI总线接口的数据传输模式。通过FPGA中的宏功能模块和IP资源实现了接口的逻辑控制。 文中针对FPGA中各功能模块的逻辑设计进行了详细分析，并对每个模块都给出了精确的仿真结果。同时，文中还介绍了系统的硬件电路设计、PCI接口设计、PC端控制软件设计并且也对系统的仿真结果给出了分析及讨论。 在系统工作过程控制上，并通过PCI接口实现了PC和FPGA之间的交互，从而能够方便的在PC机上完成对系统工作过程的控制和工作模式的选择。本文使用DriverWorks开发了Windows操作系统下的设备驱动程序。