本文主要研究和设计了基于PXI总线的高性能数字I/O模块,高性能数字I/O模块是一种重要的数据域测试仪器,能够在数字系统的设备调试和故障诊断中根据实际需要,对目标系统施加数字激励,捕获系统产生的响应数据,为数字系统性能测试、现场调试、故障诊断提供有价值的试验依据,因而具有着广泛的用途和重要的应用价值。PXI总线高性能数字I/O模块的研制,对于提高我国数据域测试仪器研究水平具有重要的意义。本文在参阅了大量技术文献的基础上,根据PXI总线规范以及模块的性能指标要求,确定了总体方案。在此基础上设计了模块与总线的接口部分以及功能电路部分,采用Verilog HDL(Hardware Description Language)语言实现总线对模块各个功能部分的控制逻辑。针对模块的多通道,高数据速率,大存储深度等较高的技术指标要求,选择了三片大容量、高速同步静态随机存储器(SRAM)为核心器件。一片用于获取响应数据,一片用于输出激励数据,一片用于在一个时钟周期内将任一通道配置成激励/响应。这三片SRAM配合连续地址序列和同步时钟的方式,输出一个激励/响应可随时切换的数字激励响应序列。模块中利用FPGA实现对上述SRAM的控制。利用三态总线缓冲门设计了前端驱动电路,保证了激励输出有较大的驱动电流和激励响应之间的高速切换。采用直接数字频率合成器(DDS)产生频率可变时钟,使模块能以灵活多变的数据速率执行测试任务。在软件设计中,利用LabWindows CVI编写了符合VPP规范的仪器的驱动程序和软面板,针对数字系统测试的需要,编制了可直观反应激励数据的逻辑电平、时序关系、输入输出方向的友好界面,以及激励数据到SRAM的载入和响应数据到主机的上传显示。并提供了一个逻辑分析显示窗口,使用户直观地分析观察一个复杂数据流中任意一个令人感兴趣的片断。经调试和实际运行结果表明,本模块各项技术指标均满足设计要求。