摘 要：应用Nios II嵌入式软核处理器所具有的可自定义指令的特点，本文提出了一种具有常规DSP功能的Nios II系统SOPC解决方案。用户可通过Matlab和DSP Builder或VHDL语言来设计复数乘法器、整数乘法器、浮点乘法器等硬件模块，再将它们定制为相应的指令，从而实现软件的灵活性和硬件高速性的结合。关键词：SOPC；Nios II嵌入式软核处理器；FPGA；DSP
引言 为了解决传统DSP所面临的速度低、硬件结构不可重构、开发升级周期长和不可移植等问题，本文应用Altera公司推出的NiosII嵌入式软核处理器，提出了一种具有常规DSP的NiosII系统功能SOPC解决方
【NiosⅡ嵌入式软核处理器】是Altera公司推出的一种高度可配置的RISC（精简指令集）CPU，特别适用于嵌入式系统设计。它具有32位指令集、32位数据通道，并且允许用户根据需求定制指令集，增强了硬件和软件的融合能力。
【SOPC（System-on-a-Programmable-Chip）】是系统级可编程芯片的缩写，指的是将整个电子系统集成在一个可编程芯片中，包括CPU、存储器、I/O接口和其他逻辑功能。NiosⅡ与SOPC的结合，使得用户能够创建定制化的嵌入式处理器系统，提高了设计的灵活性和效率。
【FPGA（Field-Programmable Gate Array）】是一种现场可编程门阵列，可以根据设计者的需要配置成各种逻辑功能。在本设计中，FPGA用于实现硬件加速器，如复数乘法器、整数乘法器和浮点乘法器，这些模块可以通过Matlab、DSP Builder或VHDL等工具进行设计，然后集成到NiosⅡ处理器的指令系统中，形成可重构的硬件资源。
【DSP Builder】是Altera公司的工具，它可以与Matlab一起工作，帮助用户快速设计和实现数字信号处理算法，将其转换为硬件描述语言（如VHDL或Verilog），进而加速DSP运算。
【Avalon总线】是Altera公司的片上系统（SoC）互连架构，为NiosⅡ处理器与其他外设之间的通信提供了标准接口。这种总线协议简化了系统组件间的通信，确保了数据传输的高效性和实时性。
【可重构DSP系统设计】的核心在于利用NiosⅡ处理器的可定制指令特性，通过将特定的硬件模块（如数字滤波器、DDS等）定制为指令，使得软件能够调用这些硬件加速器进行高速运算，同时保持软件的灵活性。这种方法解决了传统DSP速度慢、硬件结构固定、升级困难和移植性差的问题。
在实际设计流程中，首先使用【SOPC Builder】和【QuartusII】工具进行硬件配置，定制NiosⅡ处理器及外设。之后，生成对应的软件开发工具包（SDK），并利用SDK进行软件开发，编写用汇编、C或C++的嵌入式程序。系统架构中，NiosⅡ处理器主要负责管理和控制，而FPGA中的逻辑模块执行具体的数字信号处理任务。
该设计提出了一种创新的基于NiosⅡ的可重构DSP系统，利用FPGA的可编程性以及NiosⅡ的可定制指令特性，实现了硬件和软件的协同工作，提升了系统的处理速度和灵活性，降低了开发成本，且易于升级和移植。这一方法对于需要高效数字信号处理的领域，如通信、图像处理、音频应用等，具有重要的实践价值。
