无线传感器网络的应用前景十分广阔，能够广泛应用于军事、环境监测、医疗健康、交通管理以及商业应用等领域。虽然传感器节点有着各种各样不同的应用，但这些应用对传感器节点有着一些相同的要求，其中最具挑战性的要求就是如何使传感器节点计算能力更强、计算效率更高、功耗更低、体积更小。　　 目前的传感器节点，大多是采用通用的嵌入式平台来实现。此类节点的器件不是专门为传感器网络设计，在处理能力、功耗和体积等指标往往难以达到实际应用的要求。而随着FPGA/ASIC技术的发展以及片上系统技术的出现，采用片上系统的方法在FPGA上实现无线传感器网络节点平台，并在有大规模应用时将其转为ASIC批量生产的设计方法将成为解决节点处理能力、功耗和体积等问题的关键技术手段。　　 为此本文提出一种处理器与专用硬件模块协同工作的片上系统体系结构。提出设计传感器接口、协处理器、以及网络协议模块来强化节点的信号采集、信号处理以及组网三个方面的能力；并且配合设计专门的功耗控制模块，对节点常用的“休眠-事件唤醒”的工作机制进行硬件上的支持，从而极大降低节点芯片的功耗。同时提出设计程序下载模块来支持节点的程序的下载以及程序内容的保密。　　 在此基础上，本文对上述体系框架中的各个模块进行了实现，并在模块实现的过程中解决了一系列模块设计中所涉及的关键技术，包括：(1)滤波器硬件成本与性能的优化：(2)网络协议的软硬件功能划分，以及一种可独立监测网络事件，并可由处理器配置，实现多种路由协议的网络协议模块的研究设计；(3)可提供多种工作模式，并支持“休眠-事件唤醒”机制的功率调节模块的研究设计；(4)一个单向下载，不可逆编码校验的程序下载模块的研究设计。　　 为验证本文设计的节点片上系统的功能，本文设计了一个FPGA硬件开发验证平台以及一个基于“休眠-事件唤醒”工作机制的软件开发环境。在此基础上，本文完成了各个模块以及系统的功能验证。并且通过功耗测量，证明本文提供的工作模式能在绝大部分传感器应用中，将节点的数字电路部分功耗降低至12％。最后，文本在FPGA验证的基础上，将设计向ASIC芯片转化，完成了ASIC芯片的前端设计。