本发明公开了一种基于非实时总线的同步采样装置，包括与CAN总线相连的主机箱和扩展机箱，主机箱包括第一FPGA；扩展机箱包括第二FPGA和第二采样模件；第一FPGA产生第一内部时间基准，并传输至第二FPGA；第二FPGA收到第一内部时间基准后，生成与第一内部时间基准同步的第二内部时间基准；第二采样模件对获得的第二内部时间基准进行处理，获得含有秒和纳秒的时间信息；第二采样模件产生采样脉冲，并对每次的采样值添加含有秒和纳秒的时间信息，将采样值发送至第二FPGA，第二FPGA产生交流模拟量的采样脉冲，对每次的采样值添加含有秒和纳秒的时间信息；第二FPGA将所有的采样值发送至第一FPGA。本发明不依赖实时操作系统和实时采样机制，能够保证交流采样与开关量及DC直流量的同步。