电子技术的惊人进步，可编程 ASIC 及硬件描述语言的出现与发展从根本上改变了数字系统设计与实现的技术与方法。进入 21 世纪后通用标准集成电路设计方法将逐渐趋于劣势。 本文通过对现场可编程门阵列 FPGA 内部结构的研究，结合软件工程学中结构化设计思想和硬件描述语言的特点，对 FPGA 在数字系统中的应用做了有益的研究与实践。 微处理器是典型的数字系统。本文重点通过对微处理器的设计与实现，研究在 FPGA 上用硬件描述语言及原理图编辑进行数字系统的设计。从而向控制理论与工程界展示了一个新的思想——基于可编程 ASIC 和数字 EDA 实现控制算法的硬件化。该微处理器 mper8 基于 XS40 实验板进行设计与实现，尽管 mper8 有许多功能和特点，但是它仅占用了 57%的CLBs 和 40%的 LUT。 本文还对基于 FPGA 的 FIR 滤波器的设计进行了研究。当前多数数字信号处理（DSP）设备仍采用 DSP 微处理器或专用 DSP 芯片实现，它们或者实时性差，或者灵活性差。FPGA 为 DSP 提供了第三种解决方案，FPGA和 DSP 技术结合，能够在集成度、速度和系统功能方面满足 DSP 的需要。文中围绕 FIR 滤波器的分布式算法数学模型的实现展开研究，一方面提出二进制数的 CSD 数表示法和最优表示法，一方面在设计上利用查找表技术、流水线结构和 VHDL 语言进行描述。特别是将 VHDL 描述和滤波器参数分别作为独立文件进行处理，便于不同类型的滤波器的实现。经仿真验证，在 FPGA 上实现数字滤波具有良好效果。