数据采集是测试系统的关键环节，高速数据采集对提高整个系统的性能有着重要意义。在动态测试领域，经常需要在现场进行高速的实时采集。PCI总线结构简单、成本低且技术成熟，是数据采集领域主流的总线系统。本设计提出了一种基于PCI的数据采集系统的设计方案，先将采集到的数据通过PCI总线高速传输到上位机内存，然后再进行后期的分析和处理，实现了数据的高速采集与传输，取得了良好的效果。本文在对以往数据采集系统设计方案学习借鉴的基础上，提出了基于PCI总线的高速数据采集系统的实施方案，并在方案中设计与实现了微弱信号检测功能，从而使系统也可对微弱信号进行高速采集、存储与处理。本论文首先介绍了数据采集技术和微弱信号检测技术的发展现状，然后对PCI数据采集系统进行了整体方案的设计，并对系统的硬件电路、控制逻辑以及驱动程序进行了详细的设计与实现。在对PCI总线传输系统实现的原理和方法进行了深入研究的基础上并且综合考虑性能和成本等因素，确定用专用的总线协议芯片PCI9054来设计PCI总线接口，并用FPGA控制整个电路时序。硬件实现部分详细介绍了数据采集、PCI总线接口设计以及PCB设计；软件实现部分介绍了FPGA控制逻辑设计、驱动设计和应用软件的设计。PCI总线的接口设计、FPGA时序逻辑是本设计中的重点和难点。最后对系统的性能进行了测试，结果表明系统性能达到所需要求。