计算机总线技术发展迅速，传统的PCI总线已经远远不能满足当前的总线带宽要求，正在逐步被PCI Express总线所取代。PCI Express总线使用了独享带宽的点对点拓扑、基于数据包的串行传输等新技术，在保持软件兼容性的同时提供了更高的总线带宽，解决了PCI总线的速度限制问题。 PCI Express总线的实现技术有多种，论文在详细对比分析各种实现方案后，采用FPGA为技术核心来实现高速数据采集和PCI Express总线接口，并从硬件部分和软件部分两个方面对系统进行了深入研究，最终实现了一套通过PCI Express总线进行高速数据采集的完整的高性能嵌入式系统。 系统硬件部分负责采集前端高速LVDS数据并通过PCI Express总线传输给计算机，以Xilinx公司ML505开发板为实现载体，通过在Virtex-5 FPGA中设计逻辑实现高性能的DMA传输。FPGA中逻辑由Endpoint Block Plus IP核和系统逻辑组成。系统逻辑作为系统的核心使用发送引擎、接收引擎、端点内存和DMA引擎四个主要模块，完成了TLP的发送与接收，DMA传输的发起与控制、采集信号的存储等任务。 系统软件部分由负责硬件通信的驱动程序和负责人机交互的应用程序组成。为保证系统性能，驱动程序使用DriverStudio开发，采用直接事件通知模式保证软件响应时间，使用了两级数据缓冲机制保证文件的硬盘写入速度。应用程序使用Visual C++软件开发，使用了多线程技术与异步I/O技术提高了软件性能。 论文分别对硬件部分和软件部分进了正确性验证，并对整个系统进行了性能测试，并给出了测试结果。结果表明系统功能和指标都达到了设计要求。