高速数据采集技术广泛应用于通信、雷达、测试等领域，与传感器技术、信号处理技术和计算机技术一起构成了现代检测技术的基础。随着数据采集速率的快速提高，对数据传输速率提出了更高的要求。PXI Express总线作为第三代计算机I/O总线PCI Express在仪器领域的扩展，能够为测试仪器提供灵活的通讯带宽配置。本文根据数据采集模块技术指标做了一个详细的需求分析，制定了硬件设计的总体方案。在此基础上，研制了一种基于PXI Express总线的高速AD模块。该模块采用带有PCI Express IP硬核的FPGA芯片进行PXI Express接口的设计。在前端的信号调理电路设计中，实现了对信号的衰减放大、AC/DC耦合、阻抗变换等功能。为了满足高速数据采集对大容量缓存的需求，采用板载DDR2内存条进行存储器电路的设计，使得缓存深度达到1GB。在FPGA控制器电路的设计中，采用Cadence FSP工具对引脚分配进行优化，减少了引脚间的交叉情况。为了使逻辑的层次清晰且易于维护升级，设计中采用了基于Qsys的逻辑设计流程。采用IP核进行各部分逻辑设计，提高了逻辑的可重用性。为了减小采样数据的占用体积，加快数据传输的效率，设计了一个数据压缩IP核对采样数据进行压缩。在软件设计中，利用VISA编程接口设计了符合VPP规范的驱动程序，利用LabWindows CVI设计了上位机应用程序。本文最后给出了模块的功能测试与性能分析。测试结果表明，PXI Express总线高速AD模块的功能和各项技术指标符合设计要求。