目前绝大多数的分布式数字控制系统都是通过印制电路板将各个芯片连接起来组成的，虽然芯片本身功耗小、速度快、但是印制电路板带来的连线延时、噪声、功耗、占用空间却大大降低了系统性能，成为系统发展的瓶颈。另一方面，随着超大规模集成电路技术的迅速发展，片上系统(System-on-Chip)技术应运而生，所谓的片上系统技术就是把整个系统都集成在一个芯片内，从而实现整个系统功能。片上系统技术可以降低耗电量，有效地改善功耗开销，实现体积微型化从而增强系统整体工作性能和抗噪能力。片上系统技术已经成为国内外电子信息领域的争相发展的重要产业，因为它关系到整个国家信息安全,目前片上系统技术具有很高的科研价值和商业利益，因此获得了广泛的关注。本论文首先介绍片上系统技术的研究背景和发展动态；其次介绍了当前分布式数字控制系统的现状和发展方向。通过片上系统技术，整个分布式数字控制系统从PCB板级被集成到一个片上系统。同时，本文给出了片上分布式数字控制系统整体设计实现方案和各个模块功能。然后详述了片上系统各个子系统的理论和实现方法。最后，本论文对原来的板级分布式数字控制系统中的模块提出许多改进。在本论文中，研究成果和创新点主要包括：1.提出了片上分布式数字控制系统设计方案，该方案使用片上系统技术将原来的印制电路板级8位分布式数字控制系统升级到32位并集成到一个芯片内，整合了所有的功能组件，降低了功耗，缩小了整个分布式数字控制系统的空间，实现了电子系统向微型化发展。2.提出了双核并行计算的方法。该方法最大限度地提高处理器利用率，从而有效地改善了整个片上分布式数字控制系统的运算性能。3.提出了一种新的降低功耗理论，该理论主要采用睡眠和唤醒概念来实现对整个片上系统的功耗调节，有效地降低了功耗，从而节约了能量。4.提出了一种新的动态电压频率缩放算法，该算法能够根据处理器的实际工作负荷动态地调节电压和频率从而达到降低功耗的目的。5.提出一种新的坐标旋转数字计算机，该坐标旋转数字计算机包括圆周矢量、圆周旋转、线性矢量、线性旋转、双曲线矢量、双曲线旋转六种工作模式，是目前工作模式较为齐全、运算精度的坐标旋转数字计算机。6.提出一种新的固件(Firmware)概念，即地址互换机制，该机制可以有效防止片上系统在初始化过程中系统断电而引起的初始化失败问题。7.针对测试向量生成算法进行了研究，通过对传统的自适应随机算法进行优化，提高了了测试向量的生成质量，改善了仿真验证效率。