编译器是嵌入式系统研发的基础,快速实现特定硬件平台的嵌入式系统编译器可以大大缩短嵌入式系统研发周期。目前研究人员主要采用GCC编译器后端移植方法来生成嵌入式系统编译器。GCC主要使用RTL描述后端处理器,但是RTL抽象复杂不便于编写和阅读。同时GCC复杂的软件结构以及后端移植文档缺乏导致GCC后端移植方法无法满足嵌入式系统研发周期短的要求。如何快速实现编译器后端移植仍然是嵌入式系统研究的热点。首先本文采用新的编译器架构低级虚拟机(Low Level Virtual Machine, LLVM),通过移植NiosⅡ嵌入式处理器来分析LLVM快速后端移植架构。采用LLVM后端移植架构中的TableGen描述NiosⅡ基本体系结构,使用完备的LLVM C++函数库来描述复杂或特殊的操作。TableGen与LLVM C++函数库配合使用,实现LLVM编译器对NiosⅡ处理器后端的支持。实验结果表明与GCC后端移植方法相比,基于LLVM快速后端移植方法大大减少了源代码量及无需模仿已有的处理器,大大节省了后端移植时间。其次本文研究并实现后端描述辅助系统,以加快目标处理器后端描述速度。针对LLVM后端移植架构中存在大量繁杂且重复的文本TableGen描述,本文设计人性化、可视化的后端描述辅助系统。输入少量目标处理器后端信息,通过后端描述辅助系统快速生成相应的TableGen描述文件。最后本文以纸张计数系统为出发点,鉴于纸张图像处理的运算量大和循环数目多的特点,研究并实现LLVM编译器循环优化功能,并对该系统进行循环优化。通过实验表明经过LLVM编译器的循环优化,纸张计数系统的图像数据处理速度提高了10.1%-14.6%。