本文从SDZX-MV01的模块划分、代码编写到功能验证给出了一个完整的设计流程.在研发过程中,笔者提出了若干新颖独特的思想并成功地应用于SDZX-MV01.在控制单元的设计中,本文提出用多时钟体系结构代替传统的状态机方法设计微控制器的控制流,使SDZX-MV01具备四时钟周期/机器周期的高速内核,同频下其速度是标准8051的3~6倍.提出改进的步长计数译码方法实现指令译码,以避免控制信号生成时在时间与空间上的交叠带来的复杂性,从而实现了高度的并行性.传统的微控制器通常采用串行菊花链中断结构,每次都要按照优先级顺序串行查询中断源,在中断源较多或需要快速实时处理的场合,无法满足中断响应时间的要求.因此本文采用并行优先级的中断结构,设计了两优先级10个中断源的中断系统,使SDZX-MV01能快速地响应中断.此外,本文提出了一种独特的硬件堆栈跟踪方法,能使系统的堆栈容量大大提高;提出了一种具有5种工作模式的系统功率管理设计方案,使SDZX-MV01非常适合低功耗领域的应用;提出了一种可对系统进行多源复位,并提供复位源查询功能的管理方案,使SDZX-MV01具备在多种情况下防止运行出错,提高系统安全运行的能力;在分析标准8051数据传输瓶颈的原因后,设计了一种采用双DPTR数据指针和双64KB页指针DPP的数据传送设计方案,从而大大提高了MOVX数据传送的速度;设计了16MB外部RAM寻址功能,使SDZX-MV01具备大范围的数据寻址,而标准8051仅能提供64KB的寻址;通过本论文的研究,还给出了一种软硬件测试平台的搭建方法和ASIC综合的策略.本文设计的SDZX-MV01 MCU核,已通过了完整的软件仿真验证和FPGA硬件验证,目前正在上华(CSMC)进行全静态CMOS 0.6μm工艺的ASIC流片.本文提出的设计方法和思想对设计MCU具有实际的参考价值和应用意义.