本文设计并实现了一款RISC结构8位微控制器(MCU)。通过采用数据总线和指令总线相互分离的哈佛双总线以及两级指令流水线结构,并注意资源共享,简化了电路设计,节省了系统资源,且使绝大多数指令能在一个机器周期内完成,从而提高了指令的执行速度。该微控制器的指令系统采用了精简指令集,仅35条指令,易于学习和使用,其性能大大优于相同工作频率下的CISC结构微控制器,可广泛应用于低功耗、高性价比的控制领域。全文采用自顶向下(Top-Down)的设计方法,对设计要求、系统设计、子模块的划分与设计、逻辑综合、布局布线以及功能仿真等内容进行了详细阐述。设计过程中将面积优化和降低功耗作为优先考虑的问题,尽可能减少实际使用器件的数量和降低控制的复杂程度。着重对算术逻辑单元(ALU)进行了研究和优化,在不影响电路功能的前提下节省了系统资源。该项目为天津市科委科技攻关项目,在研发过程中,本人主要负责系统的功能设计、子模块的划分与设计、逻辑综合以及功能的仿真工作,并参与了部分布局布线工作,研发工具为Cadence和Synopsys公司的相关设计工具。该微控制器芯片已于2003年3月在无锡华晶公司流片成功,项目于同年11月通过天津市科委的验收。该微控制器与MICROCHIP公司的PIC16C62系列产品指令集兼容,功能相当。该项目的顺利完成必将为将来开发具有特殊用途的集成电路以及实现系统集成奠定坚实的基础。