微控制器因其成本低、性能可靠、体积小等优点已经在工业控制与电子信息领域被广泛应用。随着微电子产业和集成电路工艺水平的不断发展，基于不同指令集、具有不同特点的微控制器产品层出不穷，具体应用场景也对微控制器的外围数字资源提出更多样化的要求，外设子系统的功能单元越来越多，性能要求也愈加苛刻。因此，如何设计出成本低、性能高、功能多样化、控制简单且易于扩展的外设子系统成为微控制器设计中的核心技术之。此外，外设子系统中集成的功能单元增加也势必加大验证工作的难度，如何在上市时间和功能可靠性的压力下确保这些功能不同却又互相协同的单元正确工作成为关键问题。本文实现了实验室某信号处理器项目在板级系统中使用的微控制器外设子系统的设计与验证工作。该子系统为微控制器提供了丰富数字外设资源并且达到了项目的功能和性能要求。在验证工作中从项目情况出发，制定了详细的验证计划并搭建了高度可复用的验证平台，并且在验证平台的自检机制方面，使用了高抽象事务级模型和贴近底层逻辑的断言检验器分别为外设子系统提供数据检验和协议检验，最大程度上发挥了这两方面技术的优点，提高了验证效率。动态仿真完成后还讨论了验证完备性问题，以期得到个尽可能可靠的验证结果。在外设子系统EDA验证完成之后，本文对整个微控制器进行集成FPGA原型验证，在FPGA验证环境使用C语言驱动微控制器，检验了设计的主要功能。最后还在SMIC CMOS0.13um工艺下完成了微控制器的基本后端流程，详细布线后提取寄生参数进行静态时序分析，结果表明微控制器工作频率可达90MHz，满足应用需求。