CPLD(Complex Programmable Logic Device)是復(fù)雜可編程邏輯器件，它是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。CPLD是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。

CPLD有五個(gè)主要部分：宏單元、邏輯陣列塊、擴(kuò)展乘積項(xiàng)、I/O控制塊和可編程連線陣列。在CPLD的宏單元中，每個(gè)宏單元中的觸發(fā)器可以單獨(dú)地編程為具有可編程時(shí)鐘控制的D、T、JK或RS觸發(fā)器的工作方式。觸發(fā)器的時(shí)鐘、清零輸入可以通過編程選擇使用專用的全局清零和全局時(shí)鐘，或使用內(nèi)部邏輯(乘積項(xiàng)邏輯陣列)產(chǎn)生的時(shí)鐘和清零。

CPLD的優(yōu)點(diǎn)包括編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對(duì)設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測(cè)試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)(一般在10,000件以下)之中。幾乎所有應(yīng)用中小規(guī)模通用數(shù)字集成電路的場合均可應(yīng)用CPLD器件。

MCU+CPLD是針對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，目的是提高系統(tǒng)的信號(hào)采集精度和處理能力。在這個(gè)方案中，MCU和CPLD分工合作，各自負(fù)責(zé)一部分任務(wù)。

具體來說，MCU主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和與上位機(jī)的通信，而CPLD則負(fù)責(zé)控制信號(hào)的輸入和輸出以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。這種分層的結(jié)構(gòu)能夠有效地提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，同時(shí)也能夠降低開發(fā)的難度和成本。

例如，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，需要采集多種信號(hào)，包括模擬輸入信號(hào)和數(shù)字輸入信號(hào)。這些信號(hào)需要經(jīng)過一定的處理才能被上位機(jī)識(shí)別和處理。在這個(gè)方案中，CPLD負(fù)責(zé)將信號(hào)采集并存儲(chǔ)起來，然后將處理后的數(shù)據(jù)送入MCU中。而MCU則將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并與上位機(jī)進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中進(jìn)行顯示和處理。

此外，為了確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，該方案還采用了多模冗余的模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，最大限度地提高系統(tǒng)的信號(hào)采集精度和處理能力。同時(shí)，也采用了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)和溫度補(bǔ)償技術(shù)，以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。這個(gè)MCU+CPLD的方案具有較高的實(shí)用性和可靠性，能夠滿足多種復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集需求。這種設(shè)計(jì)方案也能夠應(yīng)用于其他類似的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，具有一定的參考價(jià)值。

CPLD芯片設(shè)計(jì)的變壓器測(cè)試系統(tǒng)大致可以這樣工作：

初始化。變壓器接入測(cè)試儀測(cè)試端后接通電源，打開測(cè)試儀，測(cè)試儀首先進(jìn)行初始化，包括PSD、全局變量、串口、中斷8253計(jì)數(shù)器，LCD等的初始化。

自檢。包括檢查測(cè)試儀內(nèi)部電路是否正常，是否響鈴(由變壓器輸入端電壓接反引起的報(bào)警)，連續(xù)檢測(cè)8個(gè)周期的輸入端電壓并判斷輸入電源是否接好，電壓是否正常，通訊是否正常，自檢過程是串級(jí)檢測(cè)(任一項(xiàng)自檢不合格就閃燈報(bào)警)。

輸入變壓器型號(hào)?？刂葡鄳?yīng)繼電器動(dòng)作，將該變壓器所有副邊繞組接入測(cè)試端，并選擇合適量程，進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)。

參數(shù)測(cè)試。測(cè)完參數(shù)后MCU進(jìn)行處理并顯示相應(yīng)變壓器測(cè)試結(jié)果。

結(jié)果判斷。根據(jù)變壓器是否合格進(jìn)行判斷，不合格則觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。

數(shù)據(jù)處理。根據(jù)要求進(jìn)入通訊狀態(tài)，向上位機(jī)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

我們實(shí)現(xiàn)MCU+CPLD變壓器測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要按以下步驟進(jìn)行：

選擇合適的MCU：為了實(shí)現(xiàn)變壓器測(cè)試系統(tǒng)的智能化，需要選用具有良好性能和可靠性的MCU。根據(jù)具體應(yīng)用場景和功能需求，選擇適合的MCU型號(hào)。

搭建硬件平臺(tái)：根據(jù)MCU和CPLD的接口要求，搭建硬件平臺(tái)，包括信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路、信號(hào)輸出電路等。

設(shè)計(jì)CPLD邏輯：利用MAX7000系列EPM728 CPLD，設(shè)計(jì)邏輯，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集：利用CPLD和A/D芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器各種參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，如原邊電流、次邊電壓、次邊帶載電壓電流等。

設(shè)計(jì)串口通訊：采用VC++6.0編寫軟件，實(shí)現(xiàn)串口通訊，將采集的數(shù)據(jù)歸類統(tǒng)計(jì)并判斷是否合格，并輸出測(cè)試結(jié)果。