X射线脉冲星自主导航技术是航天器自主导航领域新的研究方向,为近地轨道、深空和星际飞行的航天器提供速度、时间和姿态等导航信息,实现航天器长时间自主导航和精密控制,具有广阔的应用前景和研究价值。本文以“X射线拼接探测时间测量电路的研制”课题为背景,针对课题中X射线脉冲星脉冲轮廓累积的系统研究与设计,展开了基于SOPC技术在FPGA内部以PowerPC 405硬核处理器为核心的嵌入式系统研究与设计的初步探索。本文针对X射线脉冲星脉冲轮廓累积电路系统的结构和设计要求,提出了基于SOPC技术的系统设计与解决方案,将脉冲信号到达时间TDC测量电路、数据处理、控制和传输在单片高性能的嵌入微处理器的FPGA芯片中实现,减少了系统设计的开发周期和成本,简化了电路系统的设计结构,降低了系统的功耗,为后续的设备星载提供了可能。介绍了基于SOPC技术的实现方案与设计方法,并简要阐述了 Xilinx公司的SOPC技术的集成开发环境及设计工具。本文按照课题的设计要求,搭建了以PowerPC 405硬核处理为核心的硬件系统,利用嵌入式开发工具提供的IPIF结构进行了时间-数字转换器TDC的IP核的设计,实现了 TDC IP核与系统之间建立有效指令和数据通道。在此基础上,将嵌入式Linux操作系统在FPGA内部的PowerPC 405微处理器中进行了移植,充分发挥了 PowerPC微处理器高性能和低功耗的优势以及Linux系统任务管理和网络处理的能力,大大提升了系统的整体性能。通过创建交叉编译工具链、Linux系统内核裁剪及根文件系统制作,在XUP Virtex-Ⅱ Pro开发平台上成功移植了 Linux内核和根文件系统,搭建了嵌入式开发环境;为了实现Linux操作系统对FPGA内部TDC硬件电路的数据采集和控制功能,根据嵌入式Linux系统设备驱动结构,设计了针对PowerPC体系结构的TDC设备驱动程序和应用程序,并对TDC设备驱动程序的开发过程进行了详细阐述。应用以太网进行通信,采用TCP传输控制协议,实现了对系统采集的数据进行可靠的传输。最后,在XUPVirtex-Ⅱ Pro开发平台的进行了系统验证,验证结果分析表明,整个SOPC系统基本实现了对TDC设备的测量结果读取、数据处理、传输和控制,验证了系统设计与本文研究的有效性。同时,本文提出的SOPC系统设计方法,也可应用于工业控制、智能家居、环境监测等领域,具有很好的应用前景和实用价值。