伴随电子科学技术日新月异的发展，在人们日常生产生活中，基于MCU系统设计的电子产品的应用日趋广泛。除了智能仪表，家用装置检测，无线安保，家居和楼宇自动化，便携式医疗和玩具产品等传统的应用领域外，近年来MCU在无线传感器网络这一备受关注的、涉及多学科的前沿热点领域的应用也越来越普遍。以上的这些应用领域都对MCU的功耗设计提出了更高的要求，MCU的低功耗设计这一课题的研究也越来越引起人们的重视。国外的低功耗MCU产品遍地开花，而国内研究低功耗的高校和厂家却寥寥无几。在这种形势下，设计拥有自主知识产权的低功耗MCU显得极其必要。　　本研究设计的芯片是基于Cortex-Mo内核的32位低功耗微控制器，采用精简指令集(RISC)，并且纳入了Thumb-2指令集的部分指令，包含40KB的程序存储器以及24KB的数据存储器，最高频率可以达到50MHz。片上总线采用的是AMBA总线，在AHB总线和APB总线之间通过APB异步桥进行连接，并在APB总线上挂接了UART、SPI、GPIO等数个外设模块。低功耗微控制器有五种软件可控的工作模式:正常运行模式，低功耗运行模式，空闲模式，睡眠模式以及关断模式，每一种模式都有其各自的特点，根据不同的应用场景进行切换。在时钟方面引入了多个片内时钟源，内核和外设都有各自可选的频率，优化了时钟树的结构，降低了功耗。为了不影响芯片的正常工作，同时对外设进行了高效的异步处理。最后对芯片进行了功能验证以及功耗评估。从模块级到系统级，从UVM验证方法学到软硬件结合的低功耗仿真，都表明芯片能够在各个模式下工作。本文的MCU功耗和商用的MCU芯片相比差距并不明显，这表明本文采用的低功耗技术对于MCU的功耗降低确实起了很大的作用。