近年来,集成电路行业的发展及剧快速,多方面的新技术发展需求都促使着IC行业的发展和创新,可穿戴设备如智能手表,智能眼镜需要芯片更加的低功耗小型化,并且对IC的运行速度也有足够高的需求。IoT设备对IC同样也有低功耗小型化的需求,同时网络技术和安全技术也需要创新和发展。另外从AlphaGo问世后,人工智能也成了极具关注的技术,同样也对IC行业提出了极大的要求。首先本论文以SOC设计技术为基础,简述了SOC设计中的关键技术和设计流程,对SOC设计中的同步设计和低功耗设计做了详细介绍。介绍了基于Cortex-M0的MC-SOC(Mode Changeable System on Chip)芯片,该SOC芯片可实现多种模式改变。论文对其架构以及处理器、嵌套向量中断控制器和DMA设计做了介绍。在面向ARM与DSP架构的SOC芯片在对DSP进行上电加载接口设计时,现有的EMIF等接口引脚数过多,SPI接口又只能支持直接与SPI FLASH存储芯片连接的问题。因此本论文设计了一个基于AHB协议和SPI协议的虚拟FLASH控制接口。该接口可以通过从AHB总线读取数据来实现SPI FLASH的存储功能。并且本论文在该接口设计时提出了一种数据预先传输的方式来实现传输速度和效率的提升。基于虚拟FLASH控制器的架构和数据预先传输模型的设计,对整个控制器进行了详细的模块划分,确定其每个模块的功能和时序。然后使用Verilog对每个模块建立RTL模型。在完成模块设计后对整个控制器在MC-SOC芯片中进行集成,进行了地址划分和中断配置等。使控制器在MC-SOC芯片环境下运行。然后对该控制模块进行了模块划分和系统级的功能仿真,并建立了仿真模型以实现数据的自动对比和参数调整等仿真工作。并通过FPGA原型板对其进行了原型验证。