cpld和单片机在脉冲磁铁开关电源中的应用

陈先生528

cpld和单片机在脉冲磁铁开关电源中的应用
8 s# T( E9 [8 |  {7 A# o张海燕董晓莉金正方赵涛蔡平
(中国科学技术大学国家网少幅射文验室合肥2300292
8 b, T: S( D4 i- |: V/ a5 ^摘要介绍一种利用可编程理销器件 (CPLD)和单片机相结合的技术面开发的高性能脉冲电源控制系统。
- ~( w) h5 W) z3 _) R  n% N关键词可编程逻辑期问。 单片机.脉冲电源
中图分类号IN7
$ }9 ^/ R6 D8 Y5 y7 Y6 ]脉冲磁铁开关电源是同步辐射加速器中的重要
步信号作为单片机的NTI中断，以保证单片机与
设备，用于将电子束流的部分束团向两个方向偏转
外阿步信号同步。
+6°.它的脉冲工作模式要求灵活，可单向正偏、
- Chng ple sCR
负偏或双向偏转。系统的控制电路能根据上位机送
来的工作参数随时产生- -组放电触发脉冲系列。脉
1 u6 Z' a" z! s( h+ d/ Z冲数可变，正负峰任意选择，脉冲间隔随意调节。
3 E5 I3 A3 h# S3 p- d: \3 Z购S213
8 q! _' I5 u: uXC98
1 f8 p; C8 O, }* v. ]7 U* q在本文所介绍的电源控制系统中，采用了可编程逻

辑器件(CPLD)和单片机相结合，用二片CPLD器
+ _( \  b- K8 c% {- x件完成几十片中规模集成电路才能完成的任务，大
2 \$ r  N; @! _- _C EROM
& U3 S# F: i: F- h" r- R. @$ U# \4 j+ ADMIDA
大简化了系统结构，有效地突破了传统电子系统设
图1系统结构框圈
计中的障碍，提高了系统的性能和可靠性。
CPLD是20世纪70年代在ASIC设计的基础
+ z, T. l* `( b8 M, E9 k上位机与单片机 89CS1之间通过RS232串口，
; z6 s, x" `6 qFigl Strnctare diagpam ofte sytemn
; l" a) P6 J0 p5 e# S' H上发展起来的一-种 划时代器件，它将多个可编程逻
用光缆连接通讯。单片机通过IO,接收来自操作
  q+ j7 L& m* J% x7 b辑阵列(PAL)器件集成到一个芯片，通过位于中心
员的键盘信号、电源的故障信号。将工作状态传送
9 O& C6 c2 ]' W3 B0 }的开关矩阵互连起来。具有很长的固定于芯片上的
3 ]/ C9 f# X9 l* B  j; j6 C给上位机。将各种控制命令传送到电源:同时使用
布线资源和类似PAL的结构。该器件可以通过软件
了看门狗技术(MAX813I),能防止死机现象的出
编程而对其硬件的结构和工作方式方便快捷地进行
现口。单片机程序采用汇编语言编写，固化到
) O  H) Y8 h$ z4 A5 W) s% w! s重构"。单片机则具有性能价格比高、功能灵活、
, p, I$ u! P0 z5 B4 F  \" M5 y+ p- sEPROM中。单片机与CPLD之间通过PO口地址
易于人机对话、良好的数据处理能力等特点。
数据总线直接通讯。
1系统组成
此控制系统包括ATS9C51单片机.2片CPLD.
: CPLD 内部功能及实现
2 @3 l/ b$ q- m3 x& H5 X6 `EPROM存储器、DAC和ADC芯片、运算放大器、
本系统设计采用Xilinx 公司的EDA工具
光耦以及RS232接口、看门狗等电路。系统的控制
! q, \  O* ]* b3 LFoundation Seris.该软件提供了原理图编译器，支
8 v8 U( ]2 L, g# {和显示结构框图如图1所示。
$ J& T" `/ _! B3 w5 K" _$ ?持多层次原理图的设计:具有逻辑仿真器，支持功
7 L3 j. j6 `/ Z+ c" O$ _! r其中CPLD是整个系统信号处理与控制的核
能仿真，可以验证整个系统的逻辑功能是否正确。
心我们选择了Xilinx公可的XC9500系列XC95108
4 ^" p/ [. y" ]3 ~& L* ?: z伤真完成后，生成配置文件，通过JIAG并行下载
$ x& W9 U: K) s9 L( J2 m8 @7 X/ A5 q型。XC95108 具有108 个宏单元，2400 个门，108
电缆，从计算机串口传入CPLD的内存储器”。
个IO口,工作顿率可达125ME2"它主要用于
CPLD的内部功能是通过Foundefon基于原理
( z, K$ O7 A& P( |! C- x! B对各路信号锁存、传递和选通，对脉冲进行计数、图的设计 方法实现的。采用自顶向下的设计方法，
定时、分顿等，产生放电和充电触发脉冲:同时计
先绘制出系统的框图，再向下细分，最低层直接调
' i& A, C4 a  a7 }! o- G数器的溢出脉冲作为单片机的NTO中断，用于通
用元件库中的基本单元。具体包括脉冲正峰电压和
知计算机发出下一-个脉冲所对应的工作参数。外同
8 a9 f# z- B/ u& z& _负峰电压参考.读键盘和AD的输出、故障状态，

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脉冲磁铁开关电源是同步辐射加速器中的重要 步信号作为单片机的NTI中断，以保证单片机与 设备，用于将电子束流的部分束团向两个方向偏转/ 外阿步信号同步。