当今社会,嵌入式系统的应用越来越广,需求越来越大。传统的嵌入式系统开发方法不利于修改设计,开发成本高,设计周期长,不能满足激烈的市场竞争的需要。一种新型的嵌入式系统设计方法——快速样机生成技术应用而生。使用SOC技术可以快速进行样机设计。在SOC基础上,Altera公司推出基于NiosII的SOPC设计。使用基于NiosII的SOPC技术,可以快速的进行嵌入式系统设计,并且开发的系统易于修改,开发成本低,开发成本低。SOPC是Altera公司提出的一种灵活的,高效的片上系统设计方案。它将处理器,存储器,I/O口等系统设计需要的组件集成到一个PLD器件上,构建成一个可编程片上系统。NiosII是Altera公司开发的可进行SOPC设计的RISC型处理器软核。进行SOPC设计的环境是SOPC Bulder,集成在Altera公司开发的EDA工具QuartuasII里。本文主要的研究内容是设计一个基于NiosII的数控智能手持操作单元,与传统的数控手持单元相比,该设计方便了数控操作工人,增加了数控加工的可靠性。论文结合数控智能手持操作单元这个实例,介绍如何利用NiosII软核处理器来进行嵌入式系统设计。本文首先介绍了嵌入式技术的历史、现状、前景以及SOPC技术。之后对NiosII的体系结构进行了深入的分析,此外,在这部分还对NiosII独有的Avalon总线接口进行了剖析。论文在设计实例当中采用的是uC/OSII实时操作系统,文中对其内核以及运行机制进行了详细的介绍,而且给出了其针对NiosII平台的移植方法。最后,本文详细介绍了数控智能手持操作单元应用级代码的设计思路和实现细节。