CPLD 在线缆快速测试技术中的应用-设计应用

精品文档-下载后可编辑CPLD在线缆快速测试技术中的应用-设计应用1.引言

随着电子技术的发展，复杂可编程逻辑器件CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）以其高速、高可靠以及开发便捷、规范、能完成任何数字器件功能的优点[1]，越来越广泛地应用于电子仪器中。

线缆的安装质量的好坏将直接影响电气柜的质量，因此线缆测试是电气柜线缆安装过程中非常重要的环节。线缆快速测试技术是指实时、高效、准确、同时测试多条线缆的连通性能（通断、短路、错接），是目前多数电气传动类企业所希望使用的技术[2]。

本文根据国内外线缆测试技术的发展及生产企业的实际要求，设计了一种新型便携式线缆组快速测试系统。该测试系统采用两块CPLD用于接口电路，从而实现多组线缆(内有多条导线)同时测试，检测线缆的通断、短路和错接情况，进而达到快速检测线缆连通性能的目的。

2.测试系统工作原理

线缆的连通性是指线缆中任意两根线之间不得短路、断路及错接[3]，是其他线缆特性测试的基础。电气柜因型号不同，每组线缆的数量不同，多者可达几十条，少者仅有几条。为了使测试系统的应用具有广泛性，本文将CPLD引入设计中，将被测线缆组接于两块基于CPLD的接口电路之间。用户通过键盘输入待检测线缆组的图号，然后按开始键后CPLD工作，输入的信号通过被测线缆输出到另一CPLD进行数据信息汇总，然后通过SPI（SerialPeripheralInterface）接口模块将数据传递给单片机进行处理，单片机对比接收和发射的数据，从而判断出线缆组中每条线缆的连接状况，并将测试结果通过液晶显示屏显示。测试系统原理框图如图1所示。

3.CPLD的设计

整个测试系统采用两块CPLD（EPM7128），一块作为信号源（CPLD1#），另一块作为信号采集（CPLD２#）。CPLD1#的主要工作是接收单片机发来的‘Start’和‘CP’命令，并以‘CP’为触发信号将‘１’进行移位且并行输出（位数与被测线数相等）。其内部模块连接图如图2所示[6-7]。

CPLD２#的主要工作是将由CPLD１#输出的信号经过被测线缆进行采集，且将并行位数转换成串行数据传给单片机进行处理，其内部模块连接图如图3所示，其中包括SST_AND和CPLD_MCU两个模块[6-7]。SST_AND与门电路的主要作用是：只有CPLD2#在工作时单片机才能向CPLD1#中输出数据，这样保证数据的可靠性和正确性；CPLD_MCU模块的作用是完成输入数据的并/串转换，将转换好的数据通过SPI接口传送给单片机。值得注意的是，实际应用时还应在CPLD2#的I/O口上增加下拉电阻，以避免采集信号时出错。

4.仿真实验

为验证设计的接口电路是否能够实现系统要求，本文对两块CPLD进行了仿真实验。CPLD1#的仿真波形如图4所示。

图4CPLD1#仿真波形

由图4可知，当CPLD1#接收到‘Start’命令后，在‘CP’触发信号的作用下，Sign_out端口依次输出（00001000）B、（00010000）B、（00100000）B等信号，实现了将‘１’进行移位且并行输出。

SST_AND模块的仿真波形如图5所示，CPLD_MCU的仿真波形如图6所示。

在图5中，SS端的信号来自单片机，当SS端的信号与CPLD1#的CP_out端信号皆为高电平时，CPLD2#才可开始采集信号。由图6可知，由CPLD1#输出的8位并行数据（10101101）B经Sign_in端口进入CPLD2#的CPLD_MCU模块进行转换，MISO端输出为串行数据。

通过图4-图6的仿真结果可知，设计的CPLD接口电路能够实现多条线缆的同时测量。本文设计的CPLD接口电路多能同时测量64条线缆的连通性能（受CPLD芯片I/O引脚数量的限制），若要同时测试更多线缆，只需更换CPLD芯片即可。

5.总结

本文作者创新点：利用CPLD器件