数字音频产品是现代生活中不可或缺的时尚元素,并且随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,它的市场需求将越来越大,但现在音频数据存储的载体又是多种多样。因此,如何实现高品质、多功能的音频播放系统成为当今消费电子领域一个热门课题。软硬件协同设计是一种新的设计方法,它能协调软硬件开发过程并行展开,一方面可以缩短设计周期,极大地提高设计效率;另一方面可以根据系统各个部分的特点和设计约束,选择软件或者硬件实现方式,得到高性能,低成本的优化设计方案。本文研究的是以ALTERA公司的Nios II软核处理器为核心的SOPC(System On Programmable Chip)技术,它是目前最成熟且应用最为广泛的可编程片上系统架构之一。本文采用Nios II软核处理器做为控制单元,对音乐播放器的设计进行做了比较深入的研究。SOPC是基于PLD(Programmable Logic Device)的SOPC。Nios II处理器是一个基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)的16/32位的软核RISC处理器,此处理器属于Harvard结构,可以嵌入用户逻辑,是可配置的通用处理器。首先对当前的SOPC的相关技术和该领域的发展方向进行了综述。同时,结合基于Nios II的MP3播放器的具体实现过程,详细分析研究了如何运用SOPC技术设计基于Nios II软核处理器的嵌入式MP3播放器的硬件系统和软件系统,并对基于Nios II软硬件协同的技术进行了具体讨论。在MP3播放器的实现过程中对Nios II的结构,原理和使用方法进行了研究探讨,并在Nios II开发板上实现文件系统等功能。论文主要研究了SOPC系统软硬件协同中的相关技术(TOP-DOWN),并在此基础上提出了基于Nios II(SOPC)的软硬件协同技术,这包括:软硬件协同设计、软硬件划分、基于Nios II的软硬件协同开发技术。最后,对于研究工作进行了总结,并指出了今后的研究方向。目前基于软核的音频处理系统还处于研究和发展阶段,本文的主要工作及其成果将为相关领域的系统设计提供参考,并对推动基于软核处理器应用系统的发展有着积极的意义。经过实验测试证明,采用SOPC技术实现的嵌入式MP3播放系统具有很高的稳定性、实用性和扩展性。