数字信号处理融合了数学、物理电子学和计算机科学等多个科学分支，对科学技术的发展起到了十分重要的促进作用。快速傅里叶变换（FFT）可以将时域或空间域的信息转换到频域上，是数字信号处理领域应用最为广泛的算法之一。常见的数字信号处理器有：通用数字信号处理芯片（DSP）、专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列芯片（FPGA），它们有各自的特点和优势，在不同的领域占据着主导地位。NiosⅡ处理器系统是基于FPGA芯片的“软核”处理器，可以为复杂算法的实现提供高效和灵活的开发平台。NiosⅡ处理器系统独特的自定义指令特性还可以使一部分的运算依靠硬件来完成，减轻算法对软件计算的压力，提高运算的效率和速度，实现软硬件的联合开发。本文的目标是在NiosⅡ处理器系统中使用自定义指令实现基2频域抽取FFT算法。首先，在CycloneⅢ芯片上构建NiosⅡ处理器系统的硬件平台，并使用硬件语言在FPGA芯片上实现基2频域抽取FFT算法的蝶形运算。其次，将蝶形运算作为自定义指令加进NiosⅡ处理器系统中。最后，编写应用程序代码调用自定义指令实现FFT运算。本系统与计算机之间借助串口进行通信，而串口通信界面将在LabView环境下完成。本文最后将论证整个系统的实时性和准确性。结果证明：本文设计是有效的。