随着计算机总线技术的发展,数据采集系统可以方便灵活地将采样数据传输到PC机上,利用CPU强大的运算能力来进行分析与处理,这大大降低了采集系统对高速数据处理的难题,在数据采集产品市场,基于各种总线接口的数据采集卡产品占据越来越重的地位。而将FMC(FPGA夹层卡)标准和FPGA的多样性结合在一起,又可以将数据采集卡模块分成更加详细的FMC以及FPGA数据载卡,在开发设计时,设计人员可以市场的需求设计不同指标的FMC数据采集模块,结合特定的数据载卡组合成不同指标的该系列产品;同时,借助性能更高、功能更强的新型FPGA产品,设计人员可以在确保与现有FMC模块全面兼容的同时,重新设计载卡,将FMC应用到不同的产品系列中去。这样避免设计者的重复设计,为高指标高性能数据采集产品投入市场减少开发时间,而这种应用也越来越广泛。本课题研究设计高速数据采集模块硬件设计,正是采用FMC数据采集板和FPGA载板通过VITA-57协议板件联合这种设计方案来实现。FMC部分完成双通道3Gsa/s高速数据采集的工作,FPGA载板则利用FPGA丰富的I/O资源配置完成数据接收、触发控制、时基控制、FIFO存储模块以及译码电路,并通过PCI总线将采样数据传输到PC机进行处理和分析。在本文中,将着讨论FMC中数据采集板模块与FPGA数据载板模块的基本电路设计,同时结合信号完整性分析来进行PCB设计,最后讨论了整体数据采集模块的硬件调试与测试结果。主要的内容如下:FMC高速数据采集模块的设计。讲叙了A/D转换电路、时钟电路、控制电路以及触发电平转换电路的具体设计方法。FPGA数据载板模块设计。讨论了FPGA内部数据接收、时基控制、触发控制、FIFO存储等模块的设计,并讲述了PCI接口电路以及译码电路。结合信号完整性分析来进行PCB设计,讲叙采集模块硬件的基本调试与问题,探讨自己的心得,并就采样结果进行验证。