核技术已经广泛应用于人们的生活当中，核素的利用也融入到人们的日常生活中。核素的利用在给人们带来了很多便利的同时，也给人们的身体健康带来了很多的危害。人们的生存环境中有了越来越多核素辐射，如何快速检测出环境的中的核素辐射强度与位置，保证人们的生活环境的安全，成为现在辐射检测的热点。伽玛成像仪器即是一款核素检测仪器，该类仪器种类繁多，主要有医用伽玛成像仪器和环境探测伽玛成像仪器等。本文主要论述的是基于FPGA的小型环境探测伽玛成像数据采集系统。由于本次探测的要求是256个通道，根据核信号的随机性，各个通道的数据可能同时到来，所以在选取采集信号的芯片时，选择了FPGA，这是因为FPGA技术已经广泛应用于高速的信号采集系统之中，并且它有并行运行的优点，能够对256个通道的信号进行同时采集。通常情况下，我们对核脉冲的采集都是将探测器输出的核脉冲信号经过前置放大电路和主放大电路放大后，用高速ADC去采集，然而本设计为了简化电路、降低成本，在能够实现探测要求的前提下，提出一个参考电压的设计思想，即不再用ADC直接去采集核脉冲，而是用一个比较电压与前置放大电路输出的核脉冲信号进行比较，将比较后的脉冲直接输入FPGA中处理的方法。比较后的脉冲宽度为100~200ns，我们对各个通道的这个脉冲进行计数，就可以探测环境中的核辐射的位置和计量。本设计的探测装置，采用日本滨松公司的256个阳极输出光电倍增管H9500。256个通道分布在4块采集板上，要把4块采集板的数据都传给上位机，本设计通过CAN总线实现数据采集模块与上位机的通信。每一块采集板上都有一片Cyclone III系列FPGA作为信息采集模块的核心和一片STM32F103VET6作为数据传输的核心。STM32F103VET6内部集成了SPI接口和CAN总线接口，并且官方提供各自控制所需的库函数，所以控制起来很方便，FPGA和STM32之间的数据通过SPI传输，STM32和上位机之间的数据通过CAN总线传输。在硬件方面，本文主要介绍了以FPGA和STM32为核心的硬件电路设计，并且介绍了放大电路、比较电路、参考电压电路、FPGA配置电路的系统设计以及CAN总线电路等。在FPGA逻辑设计方面，主要介绍了分频模块、边沿脉冲检测模块、数据采集模块、RAM控制模块、FIFO控制模块和SPI控制模块等，并介绍了这些模块功能仿真波形。在软件方面，主要介绍了FPGA和STM32之间的通信以及STM32与上位机之间的通讯，上位机编程中主要采用Microsoft Visual Studio2005作为开发工具。整个数据采集系统在设计完成后，进行了具体的实验测试，测试结果表明，该系统运行稳定，可以达到预期的实验效果，并且该系统具有体积小，响应速率快，方便移植，结构简单等优点，对于以后的环境检测领域有一些参考和研究价值。