本文以重离子医疗加速器(HIMM)束流诊断前端控制系统为研究对象,设计了该系统的标准三层架构,并基于控制系统硬件选型实现了软件架构的模块化开发,在RIBLL2和回旋加速器进行了控制系统的在束测试。根据束诊探测器的工作原理及其前端电子学输出信号特点,分析了束诊控制系统的设计原则,并由此确定了HIMM束诊前端控制系统硬件选型特点,描述了该系统所选的硬件类型。系统硬件设备基于FPGA和Vx Works实时操作系统,相比HIRFL目前束诊前端控制系统的基于串口和单片机的控制设备,FPGA的应用可实现精确定时、触发、控制、同步以及自定义高速通信协议需求,实时操作系统则可保证实现确定性的控制、数据分析和记录;支持将来精确定时和快速束流反馈应用的开发。束流诊断控制系统软件架构实现了模块化的设计和开发,该软件架构以消息中心模块为主体,通过生产者-消费者设计模式和消息机制将其他模块组织起来,实现具体应用。模块化的设计使得HIMM束诊前端控制系统类似项目能够实现透明的快速代码移植。该软件架构实现了基于XML配置文件的自动化的OPC UA变量发布,并验证了OPC UA变量访问数据库的可行性。统一的束诊上位机用户界面可以保证加速器调试期间的束诊设备的正常工作并减少物理人员在HIRFL项目使用远程桌面等方式的频繁操作。利用上述架构开发的部分应用进行了在束测量并分析了实验数据,现场测试结果进一步验证了HIMM束诊前端控制系统的可用性、可扩展性和可移植性。本论文的工作为重离子治癌项目的顺利进展提供了技术保障,同时也为束流诊断前端控制系统的进一步研究提供了设计经验和技术参考依据。