片上系统(System on Chip, SOC)是将MCU微处理器、模拟IP核、数字IP核、存储器和I/O等集成在一个单一的芯片上。由于其具有体积小,低功耗,低成本以及其高可靠性等优点,近年来在消费电子、计算机网络、工业控制、汽车电子等领域呈现爆发式增长。传统的8位SOC在精度、速度及可扩展性上都已满足不了这些产品的需求,32位SOC凭借其高速和良好的扩展性被广泛的应用在嵌入式系统中。本文根据现实需要设计了一种应用在VOIP网络电话、3G路由以及工业控制等领域的32位SOC。它基于低成本、高性能、结构稳定的MIPS-X5内核的32位RISC精简指令的MCU设计；采用标准的TOP-DOWN芯片设计流程并集成了SRAM、 SDRAM、SPI FLASH、CACHE等存储系统。这些存储器和高速DMA控制器的结合性设计极大的提高了存储的容量和速度,同时在基于MIPS核的精简结构上集成了各种丰富的外设接口。本文在结构上第一、二章首先分析了32位SOC的国内外发展状况、课题背景、整体架构、内部总线的特点等内容。第三章介绍了32位SOC中的存储结构设计,包括SRAM、SDRAM、CACHESPI FLASH SPI FLASH以及DMA控制器的设计方法,这些存储结构结合性的设计方法使其在速度上具有极大的的优势。第四、五、六章重点介绍了UART控制器、SDIO控制器、USB控制器等外围设备的数据传输、通信原理以及结构框图的设计。第七章中详细的介绍了整个设计的仿真过程,分析和说明仿真结果。采用Altera公司的大容量高性能的StratixII EP2S180芯片开发板搭建了基于FPGA的硬件验证平台,完成MCU的硬件验证步骤。仿真结果和FPGA验证均表明,本文的设计达到了预期的功能要求。第八章对文章做出概括性的总结以及下一步的展望。