超声成像技术由于安全、无创和实时性好等优点,被广泛地应用于医学诊断与治疗。目前超声成像已经与X射线成像技术和同位素辐射诊断技术并称为当今三大医学影像技术。高帧率超声成像技术具有成像快、帧率高等特点,具有广泛的应用前景。针对高帧率成像提出的全数字实现方案,便于系统的实现,降低了系统的设计成本,提高系统的灵活性。同时也为构建通用的超声成像实验平台打下基础。高速数据采集系统是全数字化高帧率超声成像系统的关键模块之一。数据采集系统采集模拟信号,进行数据缓存,并为后端数据传输系统提供接口。本论文提出了一种高速数据采集系统的实现方案,使用高速模数转换芯片AD9228进行采样,通过FPGA芯片接收数字信号并及进行串并转换,再控制SRAM读写进行数据缓存。超声成像中对算法要求很高,通常都由计算机软件编程完成。通过FPGA进行算法的硬件实现,可以大大提高运算速度,有效地减小计算机软件算法实现的工作量,提高成像系统的性能。为此,本论文探讨了利用FPGA硬件平台完成卷积运算的方案,实现了256位卷积的计算。本论文具体研究内容分为三个部分:1.高速数据采集系统的板级电路设计,包括原理图设计和PCB版图布局布线的相关注意事项;2.高速数据采集系统的FPGA逻辑电路设计,通过对FPGA的配置完成整个数据采集系统;3.基于FPGA硬件平台的256位卷积运算实现,使用FPGA高效地完成卷积运算。经过反复修改与测试,高速数据采集系统实现了40MHz的数据采集与存储速率,为高帧率超声成像系统提供了可靠的数据采集方案。256位卷积的硬件实现最终运行速度高达87KHz,达到超声成像对算法处理的性能要求。