CPLD(Complex Programmable Logic Device)是復雜可編程邏輯器件，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，相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。

CPLD有五個主要部分：宏單元、邏輯陣列塊、擴展乘積項、I/O控制塊和可編程連線陣列。在CPLD的宏單元中，每個宏單元中的觸發(fā)器可以單獨地編程為具有可編程時鐘控制的D、T、JK或RS觸發(fā)器的工作方式。觸發(fā)器的時鐘、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鐘，或使用內(nèi)部邏輯(乘積項邏輯陣列)產(chǎn)生的時鐘和清零。

CPLD的優(yōu)點包括編程靈活、集成度高、設(shè)計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進、設(shè)計制造成本低、對設(shè)計者的硬件經(jīng)驗要求低、標準產(chǎn)品無需測試、保密性強、價格大眾化等特點，可實現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計，因此被廣泛應用于產(chǎn)品的原型設(shè)計和產(chǎn)品生產(chǎn)(一般在10,000件以下)之中。幾乎所有應用中小規(guī)模通用數(shù)字集成電路的場合均可應用CPLD器件。

MCU+CPLD是針對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計，目的是提高系統(tǒng)的信號采集精度和處理能力。在這個方案中，MCU和CPLD分工合作，各自負責一部分任務。

具體來說，MCU主要負責數(shù)據(jù)處理和與上位機的通信，而CPLD則負責控制信號的輸入和輸出以及數(shù)據(jù)的存儲。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，包括模擬輸入信號和數(shù)字輸入信號。這些信號需要經(jīng)過一定的處理才能被上位機識別和處理。在這個方案中，CPLD負責將信號采集并存儲起來，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)進行處理，并與上位機進行通信，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C中進行顯示和處理。

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)的信號采集精度和處理能力。同時，也采用了先進的抗干擾技術(shù)和溫度補償技術(shù)，以適應惡劣的工作環(huán)境。這個MCU+CPLD的方案具有較高的實用性和可靠性，能夠滿足多種復雜的數(shù)據(jù)采集需求。這種設(shè)計方案也能夠應用于其他類似的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，具有一定的參考價值。

CPLD芯片設(shè)計的變壓器測試系統(tǒng)大致可以這樣工作：

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

自檢。包括檢查測試儀內(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警)，連續(xù)檢測8個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，自檢過程是串級檢測(任一項自檢不合格就閃燈報警)。

輸入變壓器型號?？刂葡鄳^電器動作，將該變壓器所有副邊繞組接入測試端，并選擇合適量程，進入測試狀態(tài)。

參數(shù)測試。測完參數(shù)后MCU進行處理并顯示相應變壓器測試結(jié)果。

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

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

我們實現(xiàn)MCU+CPLD變壓器測試系統(tǒng)的設(shè)計，需要按以下步驟進行：

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

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

設(shè)計CPLD邏輯：利用MAX7000系列EPM728 CPLD，設(shè)計邏輯，實現(xiàn)對變壓器測試系統(tǒng)的自動化控制。

實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集：利用CPLD和A/D芯片，實現(xiàn)對變壓器各種參數(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)計串口通訊：采用VC++6.0編寫軟件，實現(xiàn)串口通訊，將采集的數(shù)據(jù)歸類統(tǒng)計并判斷是否合格，并輸出測試結(jié)果。