本文设计了一款与Microchip公司PIC16C5x系列8位MCU(Micro Controller Unit)指令集相兼容的MCU IP CORE。该IP核为RISC(精简指令集)结构,仅33条指令。采用哈佛总线(数据总线与指令总线相分离)及五级流水线结构,显著的提高了指令的执行速度。综合报告显示,最高工作频率可达120MHz。相对于传统的Intel公司的80C51系列MCU(12个clock周期为一个指令周期),速度提高近72倍。相对于Microchip公司的PIC16C57,速度亦提高近24倍。该课题完全采用自顶向下(TOP-DOWN)的正向设计方法,兼容性和速度是考虑的两个主要因素。在详细分析RISC MCU体系结构的前提下,进行了系统级别的划分和新的指令执行时序的设计,最终设计了RISC MCU软核的数据通路。采用Verilog硬件描述语言对数据通路中的各子模块进行描述,并完成MCU软核的组装。利用ModelSim6.3软件对各子模块进行了仿真和对整合后的顶层模块完成了指令集测试。利用Synplify8.6软件完成IP核的综合,Quartus6.1完成布局布线及后续的FPGA下载配置工作,最终成功的在Altera公司的ClycloneⅡ系列的EP2C5Q208C芯片上实现该MCU软核。利用MCU软核设计一个简单的流水灯程序,在锁相环产生的175MHz的频率下,流水线灯程序可以正常工作。通过流水灯实验,对运用MCU软核进行FPGA开发的方法进行了论述,为MCU软核的应用打下坚实的基础。