所谓利用MCU产品成功地开发应用，就是说在最短的时间内开发出功耗最低、外形尺寸最小、开发成本和单位生产成本最少，但性能水平却能满足要求的应用。这些目标必须同时达到，然而它们之间却彼此冲突，比如：要单位成本降低就需要较高的开发投资；要提高性能和降低功耗就需要较长的开发时间。可见在这些要求之间实现最佳权衡实在并不容易。
爱特梅尔的CAP可定制微控制器提供了一种系统级芯片(system-on-chip，SoC)架构与设计流程，能够在这些相互矛盾的要求之间获得良好的折衷权衡，适用于许多中等批量的嵌入式应用。该微控制器提出了用于原型构建和小批量生产的板级解决方案，以及用于中等批量应用的硅片级解决方案，并为进一步优化成为大批量生产铺平了道路。
CAP是一个基于微控制器的系统级芯片，包含两个部分：其一是固定部分，包括带有片上存储器的ARM7TDMI或ARM926EJ-S处理器、一个片外(off-chip)存储器所需的外部总线接口，以及满足最常见的处理和连接要求的多种外设和标准接口；其二是一个可变部分，能够针对专用功能性进行定制。专用功能包括额外的处理器内核、DSP功能、固定部分的附加外设实例和接口，或其它专用数字逻辑。可变部分在板级上由一个外部FPGA实现，而在芯片级则由一个数字逻辑的金属可编程(metal programmable，MP)模块实现，后者拥有与器件固定部分一样的门密度。图1给出了CAP架构的原理概图。
CAP的出色架构特性包括一个多层总线阵列，可让任何一个总线主控设备(处理器、系统外设和分配给MP模块的三个主设备)与从设备(内部和外部存储器、速度较低的外设，以及分配给MP模块的四个从设备)之间进行同步通信。另外，相关的DMA系统可实现外设、外部接口和存储器之间的数据直接传输。它减轻了处理器在这些组件之间传输大数据模块的负荷，让处理器可以专注于数据处理任务。CAP的系统控制器包括启动、关断和功率管理控制器，它们共同确保器件在不同工作状态下均达到最低功耗，并能够迅速从睡眠模式中被唤醒，但不会损坏数据。这种DMA方案及功率管理控制器还提供让用户自行定义的功能性模块。
该金属可编程模块包括了多个与多层AHB阵列相连接的并行DMA通道，无需通过处理器便可进行快速的数据传输；也包括了本地分布式RAM和DPRAM模块，用于本地数据的快速存储/恢复。此外，它带有自己的一组专用I/O引脚。这个大带宽接口和专用输出引脚在板级FPGA系统中仿真。设计人员更可在MP模块内实现扫描路径，与器件固定部分的扫描路径相互补充，以确保在后装测试阶段达到高水平的系统错误检测覆盖率。
CAP的设计流程允许专用硬件和系统软件并行开发。专用硬件基于爱特梅尔提供的模板，使用HDL开发，该模板定义了MP模块和AHB中的功能性组件之间所需的接口。另外，也可选用高级别工具如The MathWorks公司的Simulink，用于高效地实现MP模块中的复杂算法，同时利用MATLAB开发相关的驱动程序软件。此外，仿真、静态时序分析、扫描路径插入以及自动测试模式生成均采用业界标准设计工具来实现。
首先，把HDL代码映射到CAP评测板(见图2)中的FPGA上以仿真MP模块。除了一般的CAP器件及相关FPGA之外，CAP评测板还包含了一组存储器、一个LCD、键盘和多个LED指示器。所有外部接口都备有PHY和标准连接器，还有一组连接专用接口的通用I/O线。通过这些完备的板上资源，设计人员只需最少的外部组件，就可以迅速配置出开发中应用的原型。这样，就能以芯片级解决方案可获得的速度对开发中系统的软硬件进行全面测试。而且，它还为应用原型构建和小批量生产提供了一个板级解决方案。
设计人员可以使用业界标准的嵌入式软件开发工具来开发系统软件。基于ARM架构的产品有大量工具可供选择，其中不少都已经特别移植到CAP上。ARM架构是一项业界标准，在许多情况下，其它应用的遗留代码只需做极少的修改就可以重用。利用CAP固定部分所有外设和接口的器件驱动程序，以及主流嵌入式操作系统(比如Microsoft Windows CE和.net MF，Linux和其它专有实时操作系统)的有效移植，便可以简化软件的开发工作。此外，爱特梅尔的专业设计中心网络还能够提供当地语言的技术支持，以及专用于CAP集成的硬件和软件IP，其中包括图形用户接口模块、视频压缩/解压、UWB发送/接收等。
当开发中的应用在CAP评测板上得到验证合格后，专用模块的HDL代码便会被传送给爱特梅尔，用于布局布线，然后是预制CAP底层的金属化，最后是生产定制器件。严格的后布局仿真可确保这一阶段不会引入功能性错误。