目前，基于直接数字频率合成 (Direct Digital Frequency Synthesis简称DDS) 技术的任意波形发生器在设计上多采用FPGA结合微处理器芯片的形式。DDS部分功能由FPGA来实现，微处理器芯片用于完成控制功能，这种结构电路复杂，开发周期长，系统的软硬件升级也存在困难。可编程片上系统（SOPC）设计是一个崭新的、富有生机的嵌入式系统设计方向，嵌入式集成化设计正成为电子领域发展的一个重要方向。本文利用SOPC技术研究在单片FPGA上实现任意波形发生器的可行性。 论文以Altera公司的EP1C12芯片为SOPC系统的载体，把任意波形发生器的DDS 模块和软核处理器Nios II集成到单片FPGA芯片内部，设计了能够输出正弦波、方波、锯齿波、任意波、及扫频等波形的任意波形发生器。文中对DDS最致命的缺点（输出频谱杂散大）进行了研究和分析，重点探讨了DDS的相位截断误差，采用了一种新的相位加扰技术来改善波形的输出杂散；同时，针对目前的任意波形发生器还不具备过零切换功能这一问题，提出了DDS的结构改进思路：采用两套双端口RAM结构，使其在波形切换时实现过零切换，以保证波形的平滑输出。 文中首先探讨了DDS的工作原理，根据信号分析理论分析了DDS的输出频谱，并在MATLAB中对DDS的频谱杂散和采用随机序列来改善杂散后的输出频谱进行了仿真；然后在对任意波形发生器进行需求分析的基础上，确定了任意波形发生器的总体方案，阐述了任意波形发生器硬件电路板的设计与制作；接着，给出了Nios II处理器的构建与系统各部分在FPGA上的硬件描述语言（Verilog HDL）实现，完成了上下位机的软件设计和编写（上位机的基于LabVIEW的人机界面以及下位机的基于软处理器核Nios II的波形产生软件）；最后，对实验结果进行了分析，并提出了改进意见。 试验结果表明：所设计的基于DDS的任意波形发生器能够实现规则波和任意波形的输出，波形性能达到了设计要求；系统实现了过零切换功能，可以用在要求波形连续平滑输出的特殊场合，解决了目前的任意波形发生器所存在的这一问题；采用SOPC技术在单片FPGA上实现任意波形发生器是可行的，可大大减化系统电路，具有集成度高、稳定性好和扩展性强等优点。