随着网络通信和计算机科学技术的迅猛发展，在各个信息科学领域对于I/O总线的性能要求也越来越高，传统的I/O总线已逐渐满足不了现有的需求，于是PCI Express作为第三代I/O互连总线的代表受到了广泛的关注，它兼备了高性能、高扩展性、高可靠性以及低成本等特点，广泛应用于移动通讯、航天航空、工业自动化控制等领域。本文首先介绍了I/O总线的发展历程以及国内外研究现状，并着重提出了PCIExpress总线的技术优势，然后阐述了PCI Express总线的协议规范、拓扑结构、设备层次、事务机制以及错误处理方式，并以此为理论基础经过论证比较提出了基于FPGA的PCI Express接口设计方案，从模块设计、功能仿真、逻辑优化、驱动开发和应用程序开发五个方面做了详细的介绍，最后对系统的单次读写、DMA读写、DMA读写速度进行了完整的测试和验证，结果表明所设计的PCIExpress接口达到了设计要求，兼备了较高的性能和速度。