PET(正电子发射型计算机断层扫描)是高灵敏度且具有定量测量能力的分子影像技术,而且由于存在多种PET分子影像示踪剂,使得PET可以用于多种生理过程和疾病的研究,例如,癌症等疾病的早期诊断与治疗的早期评估。在PET系统之中,探测器采集到的数据能否快速准确的传输到计算机上,会直接影响PET系统的整体性能。PET系统的一个重要的特点就是数据量大,传输速率要求高。因此,如何快速准确的将大量的数据传输到计算机上,成为非常迫切的需求。经过广泛的调研之后发现,在常用的计算机总线中,USB(通用串行总线)不但拥有体积小巧、热插拔、扩展性好、成本低以及良好的版本兼容性等等优点,而且USB3.0的理论最高传输速率高达5.0Gb/s。因此,本文提出了基于USB3.0的PET数据传输系统的研究与实现。论文首先论述了选题的背景与意义以及国内外的发展现状,在对传统的PET数据传输系统详细研究并且分析了现阶段PET系统传输速率需求基础之上,选择了使用USB3.0接口技术,设计了基于USB3.0的PET高速数据传输系统。根据系统的整体设计方案来选择硬件电路的芯片,设计硬件电路完成系统的硬件设计;研读FPGA控制芯片的编程手册开发FPGA程序,实现FPGA对USB3.0处理器的逻辑控制功能;完成系统的软件的开发包括固件程序、驱动程序以及上位机软件,从而实现软硬件交互。然后对系统进行硬件和软件的调试,接着进行系统的联合调试,固件的枚举与重枚举测试、数据的发送测试,最后测试系统的传输速率以及传输的准确性。本文的设计方案中,其最大的优势莫过于采用了超高速的USB3.0技术,USB3.0是最新的USB总线接口技术,提供了近十倍于USB2.0的传输速率以及更高的节能效率,而且向下兼容所有以前的USB版本。可以说,超高速的USB3.0总线接口技术是未来USB接口的发展方向。本设计在调试之后,其实验所测得的传输速率高达183MB/s,相比传统的基于以太网的PET数据传输系统,本文所设计的基于USB3.0的数据传输系统,在传输速率上有明显的提升,完全的满足了现今PET系统在数据传输速率方面的要求。同时,本文所提出的设计方案的成功,对于以后再设计应用PET系统的数据传输系统的研究与设计,具有相当重要的借鉴意义。