随着通信、芯片等技术的不断发展,以及万物互联概念的提出,物联网将迎来快速的发展。有组织预测,到2025年物联网终端设备数量将到达700亿以上,这就对终端设备提出低成本的要求。由于这些设备的使用场景和使用地点通常不受限制,提高了终端设备的维护成本。目前终端设备一般体积小、由电池供电,通过降低终端设备的电能消耗可以提高终端设备的寿命,进而降低维护成本。终端设备一般由传感设备、处理器、射频模块组成,其中处理器和射频模块消耗了终端设备大部分能量。处理器通常要完成应用处理、安全处理和通信处理三部分的工作,其中通信处理占据处理器功耗的大部分,这就需要降低基带处理的功耗。现在大部分嵌入式处理器仅将低功耗作为评估指标,没有考虑能源效率,低功耗指标不能很准确的反映嵌入式处理器实际的能量消耗。针对以上问题,本研究以能源效率为评价指标,设计了一款高能效的专用处理器。其中采用了ASIP(Application Specific Instruction Set Processor)的思想,分析基带算法的特征,并定制加速指令,以提高基带算法的运行效率,进而降低能耗。本文主要的工作如下:1.分析NB-IOT(Narrowband Internet of Things)核心基带算法的特征信息,依据特征信息,定制加速指令。本研究采用RSIC-V指令集作为本文处理器的基础指令集,同定制的加速指令共同构成本研究中处理器的指令集。2.设计处理器微结构,包括处理器的流水级、动态分支预测、乘除功能单元、存储器架构等。3.基于LISA(Language for Instruction-Set Architectures)高级建模语言,对本文处理器进行建模,并通过仿真环境对处理器指令功能进行验证。4.利用综合工具评估处理器的主频、面积、功耗,并以NB-IOT基带核心算法为测试基准,评估处理器的能源效率。通过DC综合工具的评估,本文处理器在40nm工艺下主频达到332MHz,面积为0.986mm~2,功耗为8.6μW。能源效率为1.36μJ,较某些商业处理提高近一倍。