数据采集作为通信技术的重要环节，在通信技术迅猛发展的同时，对数据采集系统的性能要求越来越高，可以说在高速高精度的前提下，高密度、高集成、可扩展兼容是数据采集系统今后的发展趋势之一。本文设计的FMC（FPGA Mezzanine Card）系列采集模块正是迎合了当今数据采集系统的发展趋势，以灵活可扩展的方式解决宽带信号的捕获、以高度集成的体系结构解决电子系统的嵌入式测试为目标，利用FMC VITA-57标准协议，在标准有限面积内，设计实现了一种具有高集成、高密度、可扩展兼容等特点的高速高精度采集模块。FMC系列采集模块分为FMC5212（双通道500MSPS/12bits）和FMC4214（双通道400MSPS/14bits），两款产品分别采用AD芯片ADS5463和ADS5474，时钟芯片AD9517-3分别为其提供所需的采样时钟来完成AD转换。模块的兼容性设计方面，在接口逻辑中设计了识别功能来对FMC身份进行识别与验证；为了保护模块设计及其逻辑代码的知识产权，设计了加密防拷贝模块来对FMC接口逻辑进行软件保护；针对高密度、高度集成所导致的模块温度高、电源及信号完整性问题，文中通过对系统功耗和温度，以及串扰与轨道塌陷等问题的详细分析，完成了高效率的电源设计及系统板级设计，同时设计了状态监控模块对温度及电源加以实时监控。最终对设计结果进行测试与验证，该采集模块SNR、SFDR均达到设计指标，而识别加密模块及状态监控模块均得到验证，满足测试要求，论文主要内容可分为：FMC系列采集模块的硬件设计：AD采样模块、采样时钟模块、触发模块、加密识别模块、温度电压监控模块、电源模块等设计。FMC系列采集模块接口逻辑的设计：数据解串、配置采样时钟、加密防拷贝、身份识别、监控温度与电压等。对FMC系列FMC5212和FMC4214进行结果测试及功能验证。