由于数字化能谱系统在能谱测量上的巨大优势，过去二三十年国外对信号处理算法及系统实现都进行深入的研究，数字化核探测系统已经使用于核探测的方方面面。而国内近十年对数字化能谱系统在处理算法和系统实现方面进行了研究，研究还不是很成熟。根据课题需要论文从核信号特点出发，建立简单的仿真模型，对高斯成形和梯形成形进行算法仿真和比较。采用FPGA实现能谱实时处理系统，ARM控制FPGA配置及参数设置并用USB线向电脑传输数据。最终在电脑上显示能谱曲线，并对系统进行测试。算法仿真部分对高斯成形和梯形成形进行理论分析，并建立模型对其进行仿真分析比较。分析了射线计数率对前放输出信号幅度的影响，以及不同前置放大器衰减时间常数、采样率引起的弹道亏损。随后分析了两种成形算法的实现及成形效果和在不同前放衰减时间常数、射线电离深度、采样率及成形时间下成形算法输出峰值的变化。FPGA实时处理系统采用Altera公司EP2C8Q208C8N芯片实现了控制模块、时钟模块、慢成形模块、脉冲堆积甄别模块及能谱存储输出模块。采用流水线方式实现成形算法，合理调整算法顺序，采用定点小数乘法保证运算精度。结合平滑滤波、滞回比较及前后堆积判别脉冲信号有效。采用双端口存储器存储及输出数据。并对各个模块进行功能仿真和布局布线后仿真，验证系统功能和时序的正确。ARM下位机通过编写字符设备驱动程序控制FPGA配置及参数控制，并定义USB人机接口类设备与电脑传输数据。上位机采用对话框实现能谱曲线绘制及相应的设备控制参数设置，定时更新能谱曲线，采用内存缓冲技术避免图形闪烁。然后分别对上位机和下位机程序进行调试，验证功能正确。最终采用PADS9.5电路板设计软件对硬件电路布局布线，并对电路板进行信号完整性和电源完整性分析。最后对系统进行测试，测试了电路板噪声、FPGA实时处理系统、不同成形时间下方波能谱曲线、能谱线性度及Am241α射线能谱。测试表明系统各功能模块功能正确，能谱线性度好，能够完成能谱测量及显示功能。