在数据检测与分析等领域中，数据采集与处理系统得到了广泛的应用，FPGA作为发展迅速的可编程逻辑器件，在数据采集与处理方面正在发挥越来越大的作用，甚至在某些速度高、运算量大的应用方面已经取代了DSP芯片。本系统以FPGA芯片为核心芯片，控制各个部分的工作以及进行数据的分析处理，以USB2.0为接口完成系统与计算机之间的数据传输。本文对系统中所涉及到的模数转换器，FPGA芯片以及USB接口芯片都进行了详细的介绍，利用PROTEL DXP软件绘制了系统的硬件电路原理图以及PCB版图。同时介绍了在Xilinx公司提供的FPGA开发平台ISE，并在该软件中利用Verilog HDL语言以及其自带的IP核设计出各个功能模块，并对各个功能模块进行仿真验证，同时也介绍了USB2.0接口芯片的固件程序以及上位机应用程序。本篇文章介绍的系统主要针对的是课题“海水中浮游植物粒径分布和浓度现场在线监测系统”的数据采集与实时处理部分，该系统的采样频率在5M以下，主要采集荧光信号和多普勒信号，其具体的工作过程为：被测信号进入运算放大电路进行处理，然后进入模数转换器，模数转换器在FPGA的控制下将模拟信号转换为数字信号，FPGA把该数字信号读入内部进行分析处理，最后将经过分析处理的数据通过USB接口输出到计算机中并显示。为了克服水下浮游植物运动不规律的缺点，设计中，在FPGA内部生成一个数据触发单元，对采集到的数据进行预触发检测，当数据超过设定的门限后，开始大量数据的存储和处理。系统在进行FFT运算时，利用FPGA内部的FFT IP核，该IP核不仅可以很好的完成对信号的计算，而且缩短了开发的周期。最后，系统使用模拟波形进行测试，并在实际测量中得到了预期的结果，验证了系统具有良好的性能。