随着集成电路的飞速发展,工艺制程的特征尺寸不断缩小,芯片的集成度越来越高,以微处理器为核心的硬件系统对外围电路的需求也不断增加;其中较为典型的外围电路包括复位电路、时钟电路、存储器等。目前,微处理器广泛应用于我国的各个领域,但国内目前对于集成多种外围电路功能的处理器外围芯片的设计和研发几乎为零,而处理器外围芯片的市场需求旺盛。为了实现国产化,本文设计和实现了一种通用型处理器外围芯片。本文设计的通用型处理器外围芯片可与处理器通过I2C总线进行通信,并集成了检测边沿极性可编程的事件计数器、实时时钟、可配置的看门狗定时器、可开漏输出复位的复位系统、存储器接口、电源监控器等多种外围电路功能。处理器系统中使用处理器外围芯片,可替代多片离散的外围电路芯片,简化处理器硬件系统设计。本文首先介绍了处理器和处理器外围芯片的现状,研究了处理器外围芯片设计的相关理论,并深入研究了处理器系统常用复位电路和低功耗设计方法。随后,完成了处理器外围芯片的架构设计和各功能模块的设计;并对处理器外围芯片的设计完成了RTL级仿真验证和FPGA原型验证。针对芯片中的每个功能模块编写单独的测试激励,全面验证了芯片功能的正确性。然后,基于180 nm CMOS工艺,完成了处理器外围芯片的逻辑综合和后端实现,并实现了低功耗设计-门控电源。接着,针对后端工具输出的GDSII版图完成了后端验证,包括形式验证、静态时序分析、物理验证和后仿真验证,并顺利完成了流片。最后,基于FPGA开发板搭建了测试平台,对流片回来的芯片进行了测试。