随着科技的高速发展,微处理器以其强大的可编程能力和高性价比,已广泛地应用在我们日常生活的各个方面,深刻影响着国防、民用等关键领域。而我国无论是在微处理器设计还是制造工艺上,都落后于国际先进水平。研究设计高性能微处理器已变得非常迫切。本论文重点研究了32位MIPS微处理器体系结构,采用五级流水线,设计了一款与MIPS32指令集架构兼容的32位RISC微处理器,该微处理器通过Wishbone总线控制PWM模块输出的占空比可调方波完成电池恒功率输出。本文主要完成的工作如下:通过对微处理器流水线技术、MIPS32指令集构架和PWM工作原理的研究,提出了一款专用微处理器的整体结构。设计过程分为微处理器内核设计和外设设计两部分。在微处理器内核设计的基础上,分别采用哈佛结构、数据前推和延迟槽指令的方法解决了流水线结构“相关”、数据“相关”和控制“相关”。外设设计中完成了MIPS微处理器内核的总线接口模块和PWM模块的设计,成功将MIPS内核和PWM模块挂接到Wishbone总线上。并且为了后期样片测试需要,设计了一种IC参数一次性可编程熔丝修调电路,该电路相对传统电路减少了电路所占用的面积,具有结构简单,成本低等优点。最后,本文对设计的微处理器提出了验证方案,通过搭建Modelsim验证平台,对微处理器内核和外设进行了全面的仿真验证,保证了其功能的正确性。验证结果表明:所设计的微处理器能够正确完成指令的运行,并能准确地控制PWM模块产生占空比可调的方波输出。