无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)广泛应用于国防军事、医疗卫生、环境监测和预报、城市管理、高效农业、工业控制、抢险救灾等许多领域,具有重要的科研价值和实用价值。节点芯片是无线传感器网络的核心部件,其内部指令和数据的存储访问效率直接影响整个芯片的功能、性能以及功耗,从而影响无线传感器网络的应用范围和技术指标。本文在分析了无线传感器网络的总体结构前提下,进行了节点芯片存储访问以及相关部件的设计。文中讨论了节点芯片存储系统的结构、存储空间的分布、地址映射、寻址、访问控制、仲裁控制等;并在此基础上,改进设计了直接内存访问(Direct Memory Access,DMA)控制器和指令Cache。根据无线传感器网络传输特点,在基本DMA控制器中增加了自动检测媒体接入控制(Media Access Control,MAC)层数据帧长功能,实现了变长传输;指令Cache采用2路组相联的存储结构、近期最少使用的替换策略设计,并增加可编程控制的配置功能,可根据不同应用进行灵活开启、关闭,提高性能、降低功耗。本文采用自顶向下(Top-Down)的设计方法,用Verilog HDL实现了整个节点芯片存储访问以及相关部件的前端设计,使用EDA工具进行了逻辑仿真和综合,并进行了部分性能、功耗分析。仿真和分析结果表明,设计满足节点芯片的要求,在性能上有一定的提升,在功耗上有所降低。