USB接口由于具有即插即用,支持总线供电,性价比高等显著特点而在数据传输领域获得了广泛应用。USB3.0的传输速率在USB2.0的基础上得到了大幅提升,为USB接口在更广泛范围内获得应用打下了基础。由于传感器及检测技术的发展,传感器的价格日渐低廉,因此更多用户倾向于对被控对象进行多点测控,因此对多通道高速高精度数据采集卡的需求日益突显。本文在深入研究了FPGA性能及特点的基础上,利用FPGA与USB3.0协议相结合,开发了一套基于USB的多通道高速数据采集系统,能实现48通道高速数据采集及传输,并能通过上位机应用软件对采集数据进行存储及回放。本文具体的研究工作如下:①在深入研究USB3.0的总线协议、总体结构、数据传输方式的基础上,确定了采用Slave FIFO作为数据采集系统的接口模式,并选用块传输方式传输数据的数据传输方案;②选取CYUSB3014作为接口主控芯片,采用FPGA对各采集通道的选通及采样进行控制,设计了采集卡的硬件电路,包括各通道信号预处理模块/采集模块/电源模块的硬件设计,绘制了原理图;并且编写了FPGA的控制逻辑;③在深入分析USB3.0协议后,利用GPIF II Designer工具设计了GPIF II状态机,完成了USB3.0接口芯片CYUSB3014的固件程序设计;④阐述了设计固件开发的流程和程序,给出了FPGA在Slave FIFO模式下控制FX3的状态转换路线,实现了FPGA与FX3的正常通信。最后,在VC++中开发了系统的上位机程序,实现了对模拟信号的多通道数据采集与处理。