重离子治癌加速器需要提供高质量的束流，并实现主动变能。这就对部分快速电源控制系统以及同步系统提出了更高要求。控制上需要提高过程控制的精度和效率;同步上需要在保证同步数据传输实时性的同时提高传输的可靠性和速率。目前兰州重离子加速器上的相应组件，无论从设计架构还是系统性能方面都无法满足这些要求。为此需要以新一代工业控制体系为标准，开发相应的硬件平台和软件处理机制来满足控制和同步中对数据处理、传输的要求，并实现良好的过程控制。此外组件还应兼容现有加速器电源控制和同步模式。为提高设计质量，先后设计了两款控制组件，总体设计思路相同，一款用于实验和调试，一款用于实际应用。　　本文首先论述了组件的硬件设计架构。对指标要求，芯片选型、原理图设计和最终的PCB设计等都进行了详细阐述。以PXI、PXIe为系统背板总线，通过该总线与前端服务器进行直接、高速的数据交互。以两片高性能的FPGA作为平台的前后端控制器，实现各种数据收发机制和处理功能。DSP作为功能性的实现单元，用于不同应用下的具体调节和计算。以千兆数字光纤作为远程实时数据的传输通路，提高数字电源给定或同步事例收发效率。同时组件还集成有高性能的DAC、DDS、ADC等器件，用以配合FPGA、DSP等实现对模拟电源的控制。组件中的模拟光纤对现有的同步事例系统完全兼容。　　然后，论文具体论述了组件的底层软件设计。简要介绍了实验组件的PXI接口程序设计。详细介绍了应用组件中PXIe总线与前端服务器的普通传输和DMA数据交互机制及实现过程。前端高速数字光纤模块采用了特殊的信号处理方法实现了800MHz载波、100MHz基带信号的DSPK调制解调过程，同时运用高效BCH编码、帧同步、奇偶校验等机制进一步增强实时数据的传输效率和可靠性。通过前后端FPGA以及DSP的底层软件控制机制，完成本地数据处理、中断交互、数模接口控制等工作。　　最后在实验室对组件进行了调试和测试。结果表明组件性能达到了相关要求并留有余量。它适用于重离子治癌加速器电源控制系统、同步系统等多种场合，并能为兰州重离子加速器的改造和升级提供支持。