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随着电子技术、控制技术和计算机技术的飞速发展，基于FPGA和NiosII的嵌入式SOPC系统设计与传统的采用多个ASIC器件设计相比，系统可以根据需要自定制CPU及其外设接口，软硬件可编程、可裁剪，尤其是Nios II可重配置特性，使嵌入式SOPC系统设计具有更大的灵活性和适应性，为嵌入式系统设计提出了一种全新的构建方式，改变了传统的CPU芯片固定的系统设计模式。本论文以Altera公司的Cyclone II系列EP2C8Q208C8芯片为核心，建立了基于FPGA的嵌入式SOPC系统硬件平台，设计了系统硬件接口电路、存储模块和常用外围配置模块电路等，并利用SOPC Builder创建和配置了NiosII软核处理器及其外设，生成了系统软核电路。并以此硬件平台为基础，深入研究和分析基于FPGA和NiosII的SOPC系统的硬件设计、软件编程和配置方法。分析了基于FPGA的音乐播放器设计原理、音频处理系统结构设计和程序设计，以及基于FPGA的FIR数字滤波算法优化设计，采用软硬件相结合的设计方式，进行了系统整体性设计、设计流程分析、系统内部各组成应用模块设计，用C语言和VHDL语言完成了音频播放模块、FIR数字滤波等各功能模块的优化编程和软件设计，配置了系统NiosII软核，构建了基于FPGA的音乐播放器和数字滤波器系统设计方案，并将设计方案用FPGA得以实现。完成了基于FPGA和NiosII嵌入式乐曲播放器和数字滤波器设计和应用测试，最后通过仿真分析和实验测试，结果验证了系统设计的有效性，很好的实现了音频信号的播放和语音信号的抗干扰数字滤波处理等，验证了基于FPGA的嵌入式SOPC系统平台设计的有效性与可行性，达到了系统前期设计目标。本研究将为今后在电子设计领域、自动控制和数字信号处理等方面应用FPGA和NiosII建立SOPC系统或教学实验工作打下坚实的基础。