基于ATmega128和CPLD的数字继电保护装置系统设计与实现

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基于ATmega128和cpld的数字继电保护装置系统设计与实现

摘要: 介绍了ATmega128单片机与CPLD在数字继电保护保护装置中的硬件设计与应用。单片机与CPLD配合
9 j7 z5 H. H1 J% p% |' ]应用，改善了原来传统的由单片机、程序存储器、数据存储器、数据驱动芯片、锁存器、地址译码器等一些外
' P. h- q( ]' T7 @5 `! E9 y: Z; _  v+ @围芯片组成的硬件结构，形成了结构简单而功能全面的CPU+CPLD结构。大大简化了硬件从而提高了系统的可靠
性和抗干扰能力，缩短了开发周期和降低了产品成本。且制造出商用产品，产生了良好的社会和经济效益。
! B9 D! e5 @# A# V$ l关键词:单片机; ATmega128; CPLD; VHDL
# n4 C! |; d8 B$ ]
' h( E# s6 j" i+ H2 |, ~0引言
ATMEL公司的ATMEGA128，有丰富的片内资源:它带有
8路10位的AD转换器，128K的FLASH程序存 储空间，4K的
RAM数据存储空间，4K的EEPROM掉 电保持数据存储空间，
, }" `& V* v% C6 a% E& l6 C可通过SPI实现系统内编程，高级语言编程采用功能强大
  K- G- [( W1 V& ^4 T且高效率的GCC编译器和GDB调试器，ATMEGA128单片机是
目前为止GCC所支持的唯一-种 8位处理器。ATMEGA128
/ U" N: p& X' ~: B  J采用了Harvard结构，具有独立的数据和程序总线，从.
而使得处理器指令和数据并行，大大提高了处理效率。.
; Q6 V9 x5 l7 E* P- Y程序存储器的指令通过一级流水线运行。CPU在执行- -
  A; G% F' D  a. S: ^/ d条指令的同时读取下一-条指令(而传统的51系列的单片机
一般没有带内置的AD转换器，没有FLASH程序存储空间，
/ L" Z: c8 y0 U) ^& \- G" u. R1 I只有128KB的数据存储空间，没有EPROM掉电保持数据存
储空间。
CPLD由完全可编程的与/或门阵列以及宏单元构成。
与/或阵列是可重新编程的，可以实现多种逻辑功能。宏
8 ^4 a- R& R# c6 e8 q0 b% k8 t单元则是可实现组合或时序逻辑的功能模块，同时还提
供了真值或补码输出和以不同的路径反馈等额外的灵活
性。Xi1inx设计的CPLD采用了一种创新的全数字内核，
/ x( _# m6 r/ N能够以极低的功耗达到同样的性能水平。这使得我们在
8 F( r* f$ ^0 }4 F0 h* \0 ~高性能和低功耗设计中使用同一种CPLD结构。CPLD有可
) q. Y# u2 z" f  u: f( F! j重新编程、简单易用、低成本、非易失和高保密等特点。
$ @2 ^" a" j9 w$ O+ u7 Y选用Xinlin公司的X9572利用VHDL语言可以实现245、573、
6 V) p# w9 z. {* D+ T  [
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