随着智能化的普及以及物联网的兴起,内置嵌入式Flash的MCU (Micro Control Unit,微控制器,也称为单片机)在工业控制以及消费电子类市场得到了的越来越广泛的使用。针对这种低功耗、低成本的应用环境,本文设计并实现了一款基于2路组相联缓存结构的嵌入式Flash加速控制器,可面向ARM CortexMO/M3、杭州中天微系统有限公司CK802/CK803等低功耗、低成本32位嵌入式处理器和32位嵌入式Flash。为了加强对不同型号嵌入式Flash的兼容,本文提出了一种通用化的模板架构。对于不同的Flash型号或者用于FPGA原型验证的Flash;加速控制模拟器,设计者只需要重新设计或修改Flash接口控制单元即可,其他模块和整体架构可配置并且通用,实现了统一的硬件架构和软件接口。这种模块重用化的设计思想加快了针对新款Flash的加速控制器的开发速度,并且设计者可以尽早向客户提供用于软硬件协同验证的FPGA仿真器,使软件验证能够与硬件设计并行开展。以两款Flash为例,本文介绍了各自的Flash接口控制单元设计,并针对不同频率下接口的特点加入了低频快速访问(读取)模式和高频访问(读取)模式。同时,本文还介绍了用于保护Flash数据不被非法访问的Flash安全机制。为了实现读取加速,本文提出读加速单元以指令缓存结构为基础,但针对传统指令缓存存在的局限性进行了优化,从而在占用资源(缓存容量)较少,频率较低(用于部分低功耗应用)的环境下取得较高的性能和较低的功耗。最后,本文通过基于IP-XACT标准的P封装技术和C-SKY SoC设计集成平台将这款嵌入式Flash加速控制器封装入库并集成到SoC设计中。