2019年国家电网提出泛在电力物联网概念,并大力推动泛在电力物联网建设。其中,实现信息感知是构建泛在电力物联网的基石。智能电表作为关键的感知设备之一,在泛在电力物联网建设中扮演了一个十分重要的角色。传统的电表微控制器(Microcontroller Unit,MCU)基于ARM Cortex M系列的处理器,具有高效的控制能力,但是在处理能量计量相关的运算时没有达到最优化的状态。因此,本文设计了一个基于RISC-V指令集架构(Instruction Set Architecture,ISA)的三级流水线处理器,通过定义新的指令提高了能量计量的效率。与常用的ARM Cortex-M系列处理器相比,此处理器具有更高的能量累加效率。此外,本文还设计了中断控制器模块、休眠唤醒控制器模块与调试模块,并将这三个模块集成到了电表MCU中,每个模块具体实现功能如下:(1)中断控制器模块,管理32个具有中断优先级的外部中断,实现了中断嵌套;(2)休眠唤醒控制器模块,控制MCU进入或退出低功耗工作模式;(3)调试模块,与软件配合实现暂停、恢复执行、单步执行、硬件断点、读写寄存器与存储器等调试功能。本设计在Xilinx Kintex-7(xc7k410t-3fbg676)FPGA上实现,利用工具链与调试工具验证了上述功能。通过运行Core Mark程序,得到所设计CPU的Core Mark分数为2.12。