现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在雷达、声纳、软件无线电、瞬态信号测量等一些高速、高精度的测量中，需要进行高速数据采集。高速数据采集对信号完整性、信号干扰、高速PCB布线及数据处理和高速实时存储要求极高，而其应用环境又往往非常复杂，所以在目前的实际应用中，很难找到一种既能进行高速数据采集、又能大容量存储的数据采集系统，以保证能够进行长时间的高速数据采集。 在此背景下，本文提出了一种高速数据采集及存储的解决方案，将嵌入式微处理器及大容量ATA硬盘直接嵌入具有PCI总线及USB总线的采集卡上，实现既可联机运行也可脱机运行的高速数据采集及存储系统。 本文先介绍了高速数据采集的国内外发展现状和体系结构，对照传统数据采集系统，探讨了体系结构中几个关键技术。其中，海量高速存储技术是本方案的关键，通过分析高速AD转换技术、大容量缓存、海量存储技术、数据传输和控制等关键技术，提出一套更加具有通用性，能适应各种环境，满足长时间连续高速采集存储的要求的解决方案。 其次，叙述了基于USB总线硬件系统的体系结构及设计原理；详细介绍了如何实现AD转换电路抗干扰以及如何采用嵌入式处理器LPC2214、高速缓存IDT72V3690电路、FPGA芯片EP1C2214等电路设计实现简易RAID0存储阵列；重点叙述了FPGA设计ATA控制器和RAIDO逻辑的过程，介绍了FPGA内部逻辑是如何工作，将数据有序高效地并行存储到磁盘中去的。 接着，介绍了如何采用软件分层的思想对LPC2214嵌入式软件进行了总体设计、LPC2214软件各模块的配置和初始化过程、顺序记录式文件系统的原理和组成结构及并行ATA接口编程以及USB主机接口的实现过程。 最后，对课题设计过程进行总结，总结了当前研究工作的完成情况，并指出了当前研究工作中不足之处和需要进一步完善的地方。