该论文基于NIOS II软核处理器和Altera的FPGA技术，设计了一种便携
式的振动频谱分析仪，用于旋转机械的故障监测和诊断。以SOPC技术为手段，
将信号采集和信号处理电路通过可编程片上系统来实现，其特点是将对ADC的
控制、数字信号的滤波、快速傅立叶变换的设计，通过FPGA芯片集成在一起，
以NIOS II来完成32位CPU的状态控制功能。工程机械、汽车车辆中都存在诸
如发动机类的旋转机械，这类设备的异常振动往往会影响正常工作，严重时还会
出现各种重大事故，该分析仪可以实时地或定期地对发动机、齿轮箱等旋转机械
进行振动频谱分析和监测，运用于民用机械能产生非常好的经济效益。
该论文从四个方面进行了研究工作。其一，利用FPGA对ADC芯片的工作
进行控制，使其在规定的时间内与DSP模块进行数据交换，并对ADC各引脚时
序进行控制，使两者协调同步工作，编制了相应的ⅦDL语言程序。其二，采
用SOPC Builder设计开发，实现了基于NIOS II的32位CI'U软核，创建了相应
的C／C++和汇编的宏代码，使得软件可以访问用户自定义逻辑。对顶层设计产生
的VHDL的RTL代码和仿真文件进行了综合、编译适配以及仿真。其三，配合
Matlab和DSP Builder的强大功能进行DSP模块设计，开发出了FIR和FFF等
功能模块，并且添加到sOPC系统中，使其可以由NIOS II很容易的调用。其四，
在NIOS II系统中添加了uC／OS II操作系统，提高了整个系统的稳定性，并且降
低了开发难度，提高了系统升级的能力。由于整个设计是基于FPGA开发的，所
以该系统包括了所有FPGA系统的特点，包括并行的DSP处理、在系统可编程、
升级简单等特点，极易使设计产品化。
