数据采集技术广泛应用于军事、工业、航空航天和其他领域。实时数据采集、自动传输和实时显示在工业现场信息分析中具有重要的作用。因此研究高性能、高可靠性的数据采集系统具有重要的意义。其中FPGA的特点使其在数据采集和处理方面的应用更加经济、灵活、方便。本课题通过对数据采集技术进行深入的研究,结合当前数据采集技术领域的具体需要,紧跟当前数据采集技术的发展趋势,提出了基于PCI-E总线和FPGA的数据采集系统方案,设计了一款基于PCI-E总线的多功能同步数据采集卡。本研究主要包括以下几个方面:首先,通过对数据采集技术行业现状的全面分析,和对数据采集技术的深入学习,在比较了几种常用的数据采集方案的基础上,提出了基于PCI-E总线的设计方案,并规划了板卡的总体设计。其次,根据总体设计与设计指标的要求,设计了硬件电路原理图,主要包括模拟信号采集通道电路、数字信号采集与生成通道电路、SDRAM存储电路、PCI-E桥接电路,FPGA主控电路等。再次,以硬件电路为基础,利用FPGA芯片的内部资源,通过Verilog进行模块化的软件编程搭建了数据采集卡与计算机通信的数据通路。其中软件设计主要包括数据处理模块、SDRAM控制模块、本地总线控制器模块。最后,在Windows下设计了PCI-E接口的驱动程序,实现对配置空间的设计、系统端口和内存映射设计、中断服务的设计等。通过对该数据采集系统测试,结果表明,该系统能够实现基本模拟信号采集、数字信号采集以及数字信号生成功能。