随着控制系统的广泛应用,其自身安全问题日益突出,作为控制系统中的核心部件,微控制器的安全应用也在经受着考验,高可靠微控制器设计技术已成为了研究热点。本文介绍了一款应用于系统级封装的高可靠微控制器的设计,该微控制器具有安全性能高、体积小、面向控制等特点。本文在论述系统级封装技术以及微控制器应用背景的基础上,重点介绍了高可靠微控制器内部结构的设计方法,对传统微控制器的攻击手段和安全防护措施进行了分析,提出了高可靠微控制器的改进式架构设计。这款微控制器兼容51系列单片机的指令系统和寻址方式,在原始微控制器的架构中加入可以起到安全防护功能的辅助模块。使用DES算法对微控制器的执行指令进行加密和解密,提高了执行指令的安全性。片内DES解密算法部分采用硬件电路实现,并设计为流水结构,保证了执行指令安全性的同时,加快了算法执行的速度。加入的总线控制模块可以对微控制器的数据存储器中的数据进行安全保护,提高了随机存取数据的安全性。随机数生成模块使用高速时钟驱动,在随机序列生成的过程中,可以产生冗余功耗,对微控制器的非入侵式攻击起到安全防护作用。经仿真验证该微控制器实现了可靠性较高的存储安全机制,包括程序指令存储和数据存储,并能够较有效抵御入侵式攻击和非入侵式攻击。