计算机和通信的结合带来了信息社会高速发展的契机。人们在享受信息化的便利的同时，也面临着信息安全的严峻考验。信息安全不仅关系到个人隐私能否得以保障，还关系到国家安全和利益。作为信息系统数据存储的主要设备，硬盘被广泛应用于各种信息产品中，而硬盘加密卡则是被设计用来在物理层上，以FPGA硬件方式实现对IDE总线上传输数据加解密操作的硬盘数据保护设备。本文重点介绍了基于Nios嵌入式处理器的SOC系统的软／硬件混合设计方法，IDE硬盘接口的工作原理、协议、读写时序，以及数据加密的基本原理。在此基础之上，进行了如下研究工作：1)提出基于Nios系统的硬盘加密卡的总体设计方案、2)完成基于Ultra DMA和PIO传输模式的IDE硬盘接口设计、3)硬盘加密卡加密原理和密钥管理方案。最终通过软硬混合设计实现了支持Ultra DMA高速数据传输方式的硬盘加密卡的设计。