信息技术的快速发展，电子产品广泛地进入生产和生活领域，使得数据存储需求日益增强。本文研究设计了一种基于NiosⅡ处理器的硬盘存储系统。首先，本文介绍了论文选题的背景及国内外相关研究的进展情况；在此基础上，本文提出了系统设计的整体架构。其次，为了实现该系统，本文详细研究分析了ATA／ATAPI协议，包括接口信号、各个寄存器及其编址、数据传输协议，命令及参数。再次，介绍了运行系统需要的物理电路的设计、FPGA实现的逻辑功能模块的设计，以及整个系统的设计和生成。最后，本文介绍了系统的部分软件设计和系统调试的结果。基于NiosⅡ的硬盘存储系统以NiosⅡ软核为系统控制中枢。系统以IDE接口类型的大容量硬盘为存储介质。系统用本文设计的逻辑控制模块为硬盘控制器。数据存储时，处理器首先向硬盘控制器的相关寄存器发布命令，选择相应硬盘存储空间、传输数据量的大小和传输模式。相关的命令通过硬盘控制器及IDE接口传送到硬盘相关寄存器，驱动伺服机构将采集到的样本数据存储到硬盘。存储在硬盘上的样本数据可以通过PC机进行处理，便于进行算法改进研究。Altera公司开发的基于SOPC技术的NiosⅡ嵌入式软核处理器是基于RISC、流水线技术的、可配置的通用嵌入式处理器内核。系统设计者能够容易地利用SOPC Builder开发工具设计以处理器为基础的系统。通过SOPC Builder工具可以很方便地将NiosⅡ处理器和购买的IP核、自己开发的逻辑IP模块结合起来，并经QuartusⅡ软件编译下载到FPGA中。NiosⅡ系统的开发过程充分体现了其可重配置的思想，体现了面向用户，面向应用的SOPC技术设计思想。