无线传感器网络是新兴学科与传统学科领域交叉的结果。它在环境监测、高效农业、工业控制、医疗护理、物流管理、军事领域都有极强的应用潜力。随着无线传感器网络的逐步应用,对低成本、低功耗高集成度的无线传感器网络节点SOC芯片需求越来越迫切,本论文系统地论述了无线传感器网络节点SOC基带芯片关键技术的研究与实现。首先,从无线传感器网络节点SOC芯片的体系架构上,对低成本、低功耗以及高性能等几个关键技术进行了尝试,除采用动态功耗管理技术以降低功耗外,在兼容标准51指令集的前提下,对传统8051 MCU核架构进行了改进,采用指令与数据并行总线,实现二级流水技术,以传统8051的低成本获得了性能10倍的提高,实现了指令单周期的处理能力;同时,为了实现芯片的低成本,片上集成的内存容量受限,为了在有限的内存条件下,不影响芯片SOC系统的实际使用性能,本文设计出了灵活、可配置分布式的存储空间管理映射方式。接着,在具体电路设计过程中,围绕低成本、低功耗、高性能等关键技术进行了详细的论述。在物理层电路实现时,改进了传统SOC集成的电源管理电路LDO结构,增加了正反馈环路来采样输出电流,提高了电路的瞬态响应,同时,为了降低电源管理模块自身能量的消耗,实现了工作于亚域值区的基准电路;另外,在深入分析了晶体振荡器频率与环境温度的偏移曲线后,采用查找表原理,设计出校准分频链电路,实现了SOC芯片时钟信号产生电路的自校准功能,提高了SOC芯片输入时钟信号的精度。在MAC层电路实现时,在研究了无线传感器网络冲突避免载波监听多点接入CSMA/CA算法后,除了采用软硬件协同设计的方法,还进行了基于协处理器结构的相关优化,通过控制寄存器RNDH和RNDL,实现了5位伪随机码生成器和16位CRC校验电路的可复用结构;另外,针对现有S盒电路设计的不足,建立了AES协处理器的功耗攻击模型,采用随机异构S盒的字节替换单元,改进了AES协处理器的设计,增强了AES的抗功耗攻击能力,从而实现节点芯片的高安全性。在论文的最后,讨论了该SOC芯片数字逻辑电路和嵌入式内存的低功耗测试技术,同时,根据软硬协同验证的思想方法,建立了该SOC芯片各阶段相应的验证方案,完成了无线传感器网络节点SOC芯片的FPGA验证。