随着计算机和超大规模集成电路技术的不断发展,数据采集系统已应用到更广阔的领域,同时也给数据传输技术提出了更高的要求。传统的并行总线由于自身的同步需要,在时钟速率上受到了很大限制。相比之下,串行总线所具备的自定时特点,不需要脉冲时钟的存在,可以达到很高速率,已成为传输技术的发展趋势。在新一代的总线标准中,PCI Express总线采用完全的串行传输体系,支持点对点传输,并有望在速率上达到铜缆极限值。本论文研究了基于PCI Express总线的数据采集系统及其硬件实现,在介绍PCIExpress总线技术的基础上,给出了完整的硬件设计方案,包括高速串行A/D的数据接收,数据缓存,PCI Express总线的实现等,并以Virtex V系列的FPGA为平台进行仿真设计。在设计方案中,使用FPGA提供的RocketIO模块完成对高速串行A/D的数据接收,采用GN4124实现本地总线到PCIe总线的转换,并通过FPGA完成数据转换和传输控制功能。具体实现中,详细介绍了数据采集、总线部分,并描述了数字逻辑中各模块特别是直接内存访问模块完成的功能。本设计的PCI Express是以×4通道实现的,如果能扩展其通道数量,总线性能将进一步提高。