光谱仪在PC机的控制下可以快速、直观、实时在线的对物质进行测量分析，而在室外，尤其是野外条件下则不便于检测操作，使光谱仪的应用受到限制。利用嵌入式系统设计的方法，可以实现光谱信号采集、存储、显示以及处理分析的一体化，具有体积小、便携、智能化等优点，在许多特殊检测环境下有很好的应用前景。 本文在分析国内外便携式光谱仪发展现状及趋势的基础上，根据作物冠层光谱探测仪对集成化和智能化的需要，应用嵌入式系统技术，设计了便携式光谱仪的光谱信号采集与处理系统，以满足光谱仪便携、智能、操作和维护简单的使用要求。首先分析了便携式光谱仪的发展现状及趋势，论证了嵌入式光谱仪研究的必要性。在掌握了光谱仪工作原理的基础上，针对光谱仪的嵌入式系统实现进行了分析，确定了基于XScale处理器和线阵CCD实现的光谱仪系统实现方案。以XScale处理器PXA270和线阵CCD ILX554B设计了光谱信号采集电路，并基于PXA270处理器，扩展了液晶屏驱动电路、触摸屏控制电路、MMC卡接口、USB接口、串口及电源电路，完成了便携式光谱仪硬件平台的设计和调试。其次，基于便携式光谱仪的硬件平台，构建了嵌入式Linux操作系统，制作了Ramdisk根文件系统和JFFS2文件系统，满足了便携式光谱仪的日常数据文件操作和存储的需求，使光谱仪更加智能化。基于嵌入式Linux操作系统，设计了光谱数据采集、存储、传输和人机交互等模块的Linux设备驱动，实现了光谱仪各硬件设备的基本功能，经过测试，驱动能够很好的支持应用软件。移植了QT/Embedded图形库，设计了光谱仪操作界面，使便携式光谱仪系统能够很好的支持图形化应用软件，操作更直观、方便；然后研究了光谱仪的标定方法，设计了波长标定和光谱响应标定应用软件，保证了光谱分析的准确性。