近年来,随着通信技术的不断发展,其应用越来越广泛,实际的通信系统也越来越复杂,传统的单核处理器结构已经无法满足日益增长的计算需求。并且通信系统最大的特点是广泛的使用通信协议和标准,通信协议是系统进行正确高效通信的基本保障。与此同时,可编程逻辑器件在嵌入式领域越发普及,其高度的灵活性非常适用于个人开发者使用。因此本文依据多核处理器相关技术和SDL形式化语言,在FPGA上设计出一种基于SDL通信机制的、面向通信协议的专用多核处理器系统,以满足通信系统中越发复杂的通信协议设计需求和呈几何级数增长的计算需求。本文的研究内容正是解决当前面向复杂通信协议时通信系统性能无法保证的关键技术之一。首先,阐述了多核处理器的研究背景以及国内外研究现状,并对多核处理器系统所用到的关键技术进行研究,主要包括处理器核心的比较和选取、SDL通信机制的基本原理的和IP核复用技术的高效应用。考虑到多核系统的可扩展性和实际开发的可行性,采用Xilinx公司提供的Micro Blaze处理器软核为计算内核,以IP复用技术为主要技术进行系统的设计开发。然后,根据SDL通信机制中基于信号队列的通信方式,设计出多核处理器系统的硬件通信机制,主要包括主从设备通信和处理器核间通信。并且以此通信机制为基础,提出一种层次化的二级总线架构,处理器核心通过局部总线构建独立的局部处理器子系统,同时各个局部处理器子系统又通过全局总线连接在一起,实现了二级总线架构,在保证了各处理器核心正确共享系统资源的同时,还实现了处理器间的高效通信。采用单主核和多从核的结构,对系统中的各个模块进行划分和地址空间编址。最后,采用Arty-A7开发板进行设计开发,以片内逻辑资源、片上BRAM存储资源和片外DDR3 SDRAM存储器芯片为硬件基础,以Mailbox核、Mutex核以及各种官方IP核为设计基础,进行各个模块的设计和实现。同时将设计完成的各个独立模块通过二级总线架构进行集成,形成一个完整的多核处理器系统,主要包括局部处理器子系统、全局存储器、核间通信模块和互斥同步模块等。通过软硬件协同设计的方法对系统中各个模块进行测试,判断本系统设计正确性并对系统性能进行验证。