2．1 ARM微控制器

 分布機選用LPC2290ARM芯片作為主控制器，LPC2290片上資源豐富，可以滿足該系統(tǒng)對于測試電路的控制需求，并且可以減少系統(tǒng)硬件設計的復雜度，支持JTAG實時仿真，開發(fā)調試方便。同時LPC2290內部集成2路CAN控制器又可使其作為CAN總線的節(jié)點，省去了CAN控制器外圍電路的設計，減少干擾。其內置的CAN控制器符合CAN 2．0B，ISO11898—1總線規(guī)范，總線的數據波特率可達1 Mb／s，可訪問32位的寄存器和RAM，全局驗收過濾器可識別幾乎所有總線的11和29位R標識符，驗收過濾器為可選擇的標準標識符提供了FullCAN—style自動接收。CAN控制器的驅動電路依然選擇收發(fā)器TJA1050，并在ARM和收發(fā)器之間加入DC-DC電源隔離模塊和2路高速光耦器6N137組成的隔離電路，確保在CAN總線遭受嚴重干擾時控制器能夠正常工作。

2．2 測試電路模塊

 測試電路模塊由高精度萬用表板卡完成通斷測試、絕緣測試、電容測試和故障定位等相關電纜測試的功能，分布機的主控制器LPC2290根據測試命令通過控制開關切換系統(tǒng)將測試電路加載到所需激勵電纜測試端口，并采集響應端口的信息。

2．3 地址選通控制CPLD模塊設計

可編程邏輯器件已得到廣泛的應用，為數字系統(tǒng)的設計帶來極大的靈活性，可以通過軟件編程對其硬件結構和工作方式進行重構，從而使硬件設計如同軟件設計那樣方便快捷。CPLD內部有大量的門電路，適于實現復雜的組合邏輯。

2．3．1 CPLD功能實現

分布機利用CPLD實現主控制器LPC2290 I／O口擴展，主控制器只需把待測電纜地址通過串行接口SPI發(fā)送給CPID，由CPLD控制繼電器矩陣開關進行選通。CPLD采甩Altera公司的MAXⅡ系列的EPM570ZM256C6，具有160個通用I／O口。開發(fā)工具采用Altera公司推出的綜合性PLD開發(fā)軟件QuartusⅡ。根據分布機測點容量需求，CPLD設計成一個150位串入并出的移位寄存器和一個150位的輸出鎖存器，寄存器與輸出鎖存器的控制相互獨立，綜合后的功能模塊如圖4所示。其中，CLK為移位寄存器的時鐘輸入，數據在上升沿時讀入；SI是串行輸入口；SO為串行輸出，用于進行級聯；LAT是輸出鎖存器控制信號，數據在其上升沿時輸出；EN為使能端，高電平使能輸出，低電平則使輸出為高阻態(tài)。20片CPLD級聯可以使分布機實現3 000點的測試容量。

2．3．2 LPC2290對CPLD的控制

LPC2290通過SPI接口控制CPLD，連接原理圖如圖5所示。

該系統(tǒng)中SPI總線操作的流程圖如圖6所示。LPC2290的SPI接口數據傳輸格式的設置要與CPLD數據傳輸格式相符合，即SPCR=030，SPI接口每次發(fā)送一個字節(jié)的數據，在本系統(tǒng)中需要做375次循環(huán)，可實現3 000位數據的串入并出。

關鍵程序代碼如下所示：

2．4 繼電器矩陣開關設計

矩陣開關的主要作用是實現對測試點的導通選擇以及將測試電路切換到相應的通道。與CPLD相對應，矩陣開關以150個點為單位。

繼電器作為測點通斷的執(zhí)行元件，其可靠性和反應速度直接影響整個系統(tǒng)的性能，選擇具有高可靠性、高信號隔離度和性能穩(wěn)定等特點的12 V繼電器EC2—12作為切換控制繼電器。EC2—12是單線圈自鎖繼電器，當輸入+12 V激勵時繼電器閉合，并且狀態(tài)會一直保持，直到-12 V激勵到來時繼電器才會打開。選擇L298N組成繼電器驅動電路，該驅動電路能將TTL邏輯電平信號轉換為本系統(tǒng)所需的±12 V電壓，實現繼電器的置位和復位。利用每一EC2—12的2個常開點(K1和K2是繼電器1和繼電器2常開點)控制2個(例如0和1)測點，每一對繼電器控制兩個測點位置(繼電器1控制輸出端，繼電器2控制輸入端)，其原理圖如圖7所示。測試電路經切換開關接到輸入和輸出端，實現對待測電纜的測試。