近年来,随着图像采集技术快速发展,采集海量高清图像数据呈指数式增长,通过采集设备将采集到的海量高清数据传输至计算机逐渐成为一种趋势,但是海量高清数据在传输过程中可能会造成数据传输的实时性低、速率低及准确率不高。在此基础上,如何将海量高清数据实时、快速传输至主机便于后期数据的处理非常重要。因此,本文设计、实现了FPGA为核心的高速数据采集板卡电路,利用FPGA内部模块之间协同高效处理,并通过PCIe接口实现主机与采集装置的互联,最后实现了4通道高清LVDS数据的实时、高速及准确传输。本文主要进行了如下内容的工作:1、设计、实现了FPGA为核心的高速数据采集板卡电路。以ALINX AC7A200为控制核心,对板卡里各个芯片选择并详细设计了原理图,包括串行LVDS接口电路、供电电路,PCIe接口电路、FPGA扩展电路及LAN电路、USB转串口电路设计,并根据电压计算电路中电阻、电流及电压数值,设计了高速数据缓存管理结构,完成PCB版图。2、实现FPGA内部总体逻辑设计。包括输入FPGA内部4路LVDS信号逻辑处理、海量高清数据的缓存逻辑原理及PCIe接口逻辑设计。首先对总线AXI进行逻辑分析,对比基于AXI协议接口的DMA总线式传输和PIO传输方式优缺点,完成FIFO、AXI总线和PCIe总线数据调用逻辑。然后实现了DDR3内存存储结构,将高速数据缓存管理结构应用于DDR3控制器中。最后完成了PCIe接口逻辑,根据PCIe IP进行逻辑配置,接口逻辑设计包括DMA逻辑设计和用户逻辑设计,通过中断逻辑设计实现数据发送连续性。3、设计开发上位机软件。对上位机软件进行模块化设计,包括Windows平台PCIe总线驱动程序、控制程序以及软件界面布局,结合和XDMA、FIFO及总线PCIe逻辑,实现了上位机软件数据读写功能及显示,最后进行了测试和验证。实验结果表明:FPGA数据采集卡能够接收并处理四通道传输的数据,并且测试数据在传输过程中并未发现丢帧现象;基于前端测试设备采集的1024*1025与640*513融合数据,在像素时钟30MHz、32帧频、16bit、4通道下,PCIe2.0接口传输的速率可达269MByte/s,符合系统高速传输的设计需求。