在集成电路技术飞速发展的今天，数字系统工作频率变得越来越高，同时，集成测试技术发展也使得测试系统结构也变得越来越复杂。在测试系统的硬件设计中，以下两个问题逐渐受到人们的关注，并逐渐成为高速测试系统设计的一个发展趋势。其一，在物理外形尺寸受约束的总线型测试系统中，如何将系统硬件电路分化为具有独立功能的模块，让系统能够依靠不同功能模块组合集成来满足用户的不停的测试需求？其二，如何避免高速系统中噪声干扰，使系统获得优质的信号质量，保证系统良好的工作性能？本论文围绕一种数据采集系统的硬件设计，针对上述问题进行了研究。　　首先针对模块化问题，本文选用了一种基于FPGA可重配置结构的全新的接口标准FMC/VITA57。利用该接口丰富的信号引脚实现采集电路与FPGA信号连接。同时利用接口可插拔的特点，将采样电路与FPGA外部I/O电路分割开，成功实现了系统模块化及可重构特性。然后论文对采集系统整体结构进行分析，从功能分类的角度出发，将系统分为几个主要模块，同时阐述了每个模块的工作原理与流程。结合系统的设计指标，详细介绍了每个模块硬件电路的设计过程，还针对各个模块的关键电路设计都做出了细致地分析解释。最后针对高密度、小型化设计中的信号质量问题，在板级设计的过程中加入了信号完整性分析，对系统高速电路的PCB设计进行了详细分析。利用信号完整性分析软件Hyperlynx和系统选用器件的IBIS模型，对设计电路加以仿真，以仿真结果指导板级设计方案，保证实际系统的信号完整性。　　论文采用FMC/VITA57标准完成了采集模块与系统之间的功能连接，实现了系统采样模块与控制处理模块的分割。同时依靠硬件电路仿真，成功解决了板级设计中出现的信号完整性问题。最后通过实际测试给出了测试结果。