随着物联网高速发展,MCU性能的不断提升,未来MCU的市场将有爆炸性的增长。MCU的众多外设中,定时器是使用频率最高的一个模块。目前定时器除了基本的时基功能外,还可以实现多种时钟源的选择,输入捕获和输出比较,电机控制和电源应用等功能。本文研究设计了一个16位的低功耗定时器,采用多种低功耗优化技术,实现定时器的低功耗性能,同时基于UVM验证方法学搭建验证平台,验证所设计低功耗定时器的功能。本文的主要研究内容分为两个方面,即低功耗定时器的数字设计和验证。(1)本次设计采用自顶而下的设计方法,首先对低功耗定时器的整体功能进行规划,其包含3大功能单元,分别是时基单元,同步信号单元和捕获比较单元;随后针对划分的各功能单元进行数字设计,对关键信号进行电路设计和时序设计;最后,设计了一个定时器的低功耗优化系统,可降低75%以上的功耗,同时在RTL级采用门控时钟技术和操作数隔离技术,可得到46.8%的功耗收益。(2)完成低功耗定时器的设计之后,依托功能验证的流程,对低功耗定时器进行完备的验证。首先是进行验证计划的撰写,然后根据各功能单元进行功能验证点的提取;随后,根据验证计划,搭建符合低功耗定时器特性的UVM验证平台,通过Perl脚本来添加大量的测试用例进行仿真;最后,对仿真结果进行分析,分析的方法主要有两种,第一种是分析脚本收集的log信息文件,第二种方法是查看仿真波形图,分析验证结果并及时的进行回归测试。同时,进行代码覆盖率的收集,分析覆盖率报告,进行覆盖率的提升,最终代码覆盖率可以达到99.87%。经过验证,低功耗定时器的设计目标全部达成,能够根据3个可选的时钟源进行基本的计数,分频和重载的功能,实现输入捕获,输出比较,PWM输出等功能。同时还能够工作在多种从模式下,与MCU内核之间实现正常通行,具有较强的实用性,可为定时器相关设计与研究提供重要参考。