随着微电子技术和半导体工业的不断创新和发展，以及集成电路的集成度和生产工艺水平得到不断提高，现场可编程逻辑门阵列FPGA（Field ProgrammableGate Array）技术不断进步，从而使在一个半导体芯片上完成系统级的集成已成为可能，数字技术已进入片上系统(system on a chip)时代。SOPC(System On Programmable Chip)是一种片上可编程系统解决方案，它将CPU、存储器、I／0接口、DSP模块、低电压差分技术(LVDS)、时钟数据恢复技术(CDR)以及琐相环(PLL)等系统设计所必须的模块集成到一片FPGA上，构成一个可编程片上系统(SPOC)。Nios Ⅱ嵌入式处理器是FPGA生产商Altera公司推出的软核(SoftCore)CPU，是一种面向用户的可以灵活定制的通用RISC(精简指令集架构)的嵌入式CPU，Nios Ⅱ以软核的方式提供给用户，用于SOPC集成并在FPGA上实现。本文结合嵌入式系统的发展趋势，在认真深入研究了国内外SOPC领域的最新资料后，摆脱传统的嵌入式系统开发方法的局限，探究与运用SOPC技术的软硬件设计工具与方法，基于ALTERA公司的NIOS Ⅱ处理器与IP软核技术进行SOPC系统的设计与实现。本系统的设计与实现从设计思路与流程上来讲，是典型的自顶向下、模块化的方式。从设计手段上来讲，广泛而深入地利用计算机开发软件来构建开发平台，进行高效率的设计与实现。本系统从设计层次上来讲，分为硬件设计部分与软件设计部分。硬件设计部分分成系统核心板与系统功能扩展板，均以功能单元进行设计；软件部分分为IP软核与操作系统设计、SOPC系统设计。本系统从功能特性上来说，具有实时数据采集功能，可以测量实时信号的频率、环境的温度、时钟监控、实时电压；具有多种高速信号发生功能；具有对直流电机的控制与测试功能，以及音乐播放功能；具有I2C、USB2.0等多种接口；定制的多个IP核都得到验证，并具有较强的可移植性。本系统被合理地移植了UCOSⅡ的内核作为操作系统，配合上位机软件可在PC端对各项系统功能进行远程控制。本系统具有功能多样、接口丰富、稳定可靠、性能优越的特点，且易扩展、易升级、易移植，具有较强的适应性和可扩展性。它可广泛用于教学科研与生产实践。