随着全球互联网用户数量及网页数量的持续快速增长，主干网络路由器中路由表的规模迅速扩大，路由查表速度已经成为了路由器性能提高的瓶颈，软件查表方法已很难满足高性能路由器的需求。CAM为按内容寻址存储器，可在整个存储空间内并行搜索关键字并快速给出命中地址，将其应用于路由查表操作，能够显著提高路由查表速度。CAM控制器为CAM的驱动设备，对于它的研究具有重要意义。论文根据定制CAM的时序规范，结合其应用背景，完成了CAM控制器的功能特性定义。CAM控制器能够驱动8个独立的TCAM块，每个块分配16K的地址空间。根据功能需求，定义了CAM控制器端口信号及各信号的功能，设计了控制器指令，介绍了各指令的功能和时序，并完成了内部寄存器的功能设计。关键字搜索操作是CAM控制器的主要功能，论文根据CAM控制器的时序规范及功能规范，完成了搜索功能的流水线结构设计，并根据流水结构，完成了整体结构设计和模块功能划分。CAM控制器由输入模块，译码模块，块驱动器模块，数据库写与删除模块，寄存器堆模块以及输出模块构成。采用Verilog语言对各模块进行RTL描述，实现了CAM控制器的各项功能。论文采用UVM验证方法学设计了CAM控制器的验证平台，采用事物级的建模方式进行验证。根据CAM控制器功能特性，提取了功能覆盖点，完成了针对CAM控制器的UVM验证平台结构设计，并根据其结构，实现了数据项，定序器，驱动器，监视器等UVM部件的设计，完成了UVM验证平台的搭建。采用受约束的随机激励生成方法，对DUT进行仿真测试，验证代码覆盖率达到91.5%以上，覆盖了所有的功能覆盖点。