随着半导体工艺技术的迅猛发展,现场可编程逻辑器件FPGA的集成度迅速提高,已达到百万门量级,与此同时,FPGA中的逻辑资源也日益丰富,使得基于FPGA的片上系统设计成为可能。基于FPGA的片上系统(SOPC)设计方案因其具有开发周期短,设计成本低,软硬件在系统可编程,系统设计灵活、可裁减、可扩充、可升级等优点正在成为电子系统设计的研究热点,且已经在通讯、工控等领域得到实际应用。本文针对xilinx公司推出的、基于Microblaze微处理器软核的SOPC解决方案,深入研究了SOPC系统硬件平台的构建,软件开发以及软硬件协同仿真验证。论文首先对片上系统设计中的几个重要概念——SOC、SOPC、IP核进行了讨论,并对它们之间的内在联系作了详细分析。接着研究分析了FPGA的结构特点,开发流程,SOPC的主要设计技术及两种实现方法;介绍了目前常用的几种嵌入式微处理器IP核和片上通用总线架构;详细描述了SOPC系统开发工具EDK的使用方法,以脉宽调制电路PWM的设计为例,讨论了用户IP核的集成过程,并进行仿真验证,给出仿真结果。论文第四章研究基于SOPC的红外热像仪系统开发,设计了基于Microblaze微处理器软核的系统控制模块,完成了IP核驱动程序和系统应用程序的开发。在实现Microblaze处理器子系统与专用硬件子系统的片内集成后,对红外热像仪系统进行了软硬件联调,调试结果表明,系统工作正常,验证了软硬件设计的正确性。文章最后对本文的工作做了总结,并对今后进一步的研究做了展望。