随着半导体技术的应用和发展,出现了FPGA(现场可编程逻辑门阵列),从前需要很多器件才能完成的功能,现在用一个芯片就能实现。可编程器件的进一步发展,出现了嵌入式软核处理器,像比较流行的ALTERA公司的NIOS和XILINX公司的MicroBlaze。嵌入式软核处理器可以根据我们的需要定制CPU及外设,这样不但可以发挥硬件编程的高速性和并行性,同时可以充分利用现有的CPU应用系统设计中的丰富资源。步进电机控制是自动化控制系统中的一个必不可少的环节。对步进电机的控制可以有很多方法,比如采用单片机或DSP控制等。但基于单片机或DSP的软件控制器因其程序执行的串行性,很难达到实时并行控制的目的,同时还将占用大量的CPU时间。本文首先从FPGA发展的背景入手,介绍了FPGA,NIOS,步进电机控制的相关概念和其发展状况。其次,阐述了步进电机控制系统的硬件结构,并对相关的芯片和功能模块做了介绍;然后详细介绍了本设计中的步进电机控制器和增强型异步串行接口的设计过程。然后,详细介绍了32位NIOS软核处理器的定制方法。处理器一方面实现了标准部件的定制(如CPU,SDRAM,FLASH,PIO等),同时将自己设计的步进电机控制器和异步串行接口挂接在CPU的Avalon总线上。再次,详细介绍了基于NIOS的软件设计方法,这部分将对定制完成的各功能部件进行操作,同时为了更好地调试电机的性能参数,编制了上位机软件,通过异步串行接口实现对步进电机的控制。最后,论文给出了测试结果。