在线仿真器是单片机开发系统的重要组成部分，是开发单片机的强大工具。本文研制的6502微控制器(MCU)在线仿真器是针对北京中科微电子技术有限公司(CASUE)设计的6502系列MCU芯片，这种芯片采用了与6502兼容的CPU内核，主要面向家用电器及便携式电子产品设计，广泛应用于音响等消费类产品中，6502MCU在线仿真器的研制对6502系列MCU的应用开发来说具有重要意义。 本文详细介绍了6502MCU在线仿真器的研究与设计过程。该在线仿真器具有下载、断点、单步运行、连续运行、跟踪记录(TRACE)、对寄存器和I／O端口操作等基本仿真功能，是应用与开发6502系列MCU的有力工具，并且硬件结构简单、成本低廉，基本仿真功能全部由FPGA来实现，可以根据实际需要对在线仿真器进行升级换代。文中，首先对单片机开发系统和在线仿真器进行了全面的介绍。然后，根据6502系列MCU的内部结构和工作时序提出了在线仿真器的整体设计方案并完成了硬件电路的设计，同时对在线仿真器的各个仿真功能的实现以及仿真控制逻辑进行了详细的论述，并以此为出发点完成了仿真控制逻辑的设计，对仿真控制逻辑进行了寄存器传输级的仿真与验证。在线仿真器与主机之间通过RS-232串行通讯端口进行通讯，采用异步串行通讯方式。根据所设计的串口通讯协议并结合在线仿真器的基本功能对串口通讯程序进行了模块化结构设计，并通过流程图的形式对其进行了详细的说明。最后，介绍了在线仿真器的测试程序和测试电路，并给出其各个仿真功能的测试方法，完成了测试。测试的结果证明了本文所提出的6502MCU在线仿真器的设计方案是完全可行的。