数据采集系统是现代航天采集存储器中的一个重要组成部分,它的性能的好坏直接影响到整个系统的性能,同时采集的大量数据如何快速传入计算机进行分析处理成为制约系统性能进一步提高及系统功能实现的一个重要环节。在此背景下,本论文设计了基于PCI Express总线的高速数据采集卡。在对PCI Express总线传输系统实现的原理和方法进行了深入研究的基础上并且综合考虑性能和成本等因素,确定用专用的总线协议芯片PEX8311来设计PCI Express总线接口,并用FPGA控制整个电路时序,所以一开始就详细介绍了PEX8311内部各功能模块、直从传输方式以及它的配置寄存器。硬件实现部分详细介绍了数据采集、PCI-E总线接口设计、以及PCB设计,FPGA控制逻辑使得采集部分和传输部分能协调工作。PCI-E总线接口的PCB设计、本地端的接口时序逻辑以及对PEX8311的配置是本设计中的重点和难点。在软件部分我们使用PLX公司提供的软件开发工具包PLX SDK,利用PLXMON测试平台对高速采集卡的持续传输性能进行测试。本次设计是以PCI Express的X1接口实现的,如果以X16接口进行设计,采用RAID等技术,采集卡的性能将会进一步提高。同时,鉴于使用了FPGA作为本地逻辑控制器,所以采集卡具有很大的通用性和灵活性,可以广泛应用于其他高速数据采集、信号处理等场合。