微机继电保护测试系统的CPU与ISP技术

CPU是智能仪器仪表系统的灵魂。微机继电保护测试系统的整体性能很大程度上取决于CPU的性和灵活性。随着半导体技术的发展，陆续出现了不少增强型的CPU。由于CPU的ISP技术对于实现系统网络化和远程监控具有决定性的意义，同时由于8位MCU在当前智能仪器仪表系统中应用的广泛性，我们主要结合支持ISP技术的AnalogDevice公司的8位Mcu（ADuC812）来讨论ISP技术的应用。1  ADuC812的结构和性能

Analog Device公司的ADuC812由与8051兼容的内核、存储器．片内外围设备、电源单元和模拟单元等部分构成。与805l兼容的内核额定上作频率为12MHz（zui大16MHz），3个16位定时器／计数器，功能包括看门狗定时器WDT、电源监视器PSM以及高速ADC。至RAM捕获DMA控制器。片内有8K字的闪速／电擦除程序存储器，640字的闪速／电擦除数据存储器和256字节片内数据RAM．支持16M字节外部数据寻址空间和64K字节外部程序寻址空间，为多处理器接口和I／O扩展提供了32条可编程的I／O总线，端口3有高电流驱动能力，同时具有标准的UART串行端口和可配置的12C或SPI接口。模拟单元包括8通道、高速（200KSPS）自校准12位ADC、片内40PPM／℃的电压基准、两个12位电压输出DAC和片内温度传感器等。可灵活地构建功能强人的12位数据采集系统。MCU内核和模拟转换器二者均有正常、空闲和掉电工作模式，提供了适合于低功耗应用的灵活的电源管理方案。

2  ADuC812的ISP在系统编程

ADuC812通过标准UART串行接口实现程序代码的下载（在系统编程），用户在ADuC812串行下载模式下可以将程序代码通过Pc机的串口下载到芯片程序存储器中。在ADuC812之后，AnalogDevice公司又推出了支持ISP技术的16位和24位精度的模拟McuADuC816及ADuC824等系列产品。

微机继电保护测试仪模拟系统的设计与lSP技术

在Lattlce公司1999年末推出高性能的系统可编程模拟电路ispPAC之前，模拟系统的设计往往需要用大量标准分离器件来搭建。ispPAC的出现，使得高集成度的模拟设计现在能够通过一小块单片ispPA芯片来实现，从根本上简化和加速了模拟电路的设计、集成和配置，避免了采用传统的ASIC芯片时的成本高、设计周期长的缺点，给传统的模拟系统开发带来了革命性的变化，其性能类似于数字系统中的FPGA。

目前ispPAC系列产品包括ispPAC10、ispPAC20和ispPAC80等3种。

下面结合ispPAC来讨论ISP技术在模拟系统设计中的应用。

1  ispPAC：的体系结构

利用ISP技术，Lattice公司的ispPAC产品支持3维可编程能力：Programmable Functions（Amplification．Conversion，Filtering），Programmable charactefistics（Gain，Bandwidth，Offset，Thresholds）和Programmable Interconnect（Reconfigumble Architectures）。即除了芯片内部物理级的互连线可编程外，其内每一个单元（Cell）的功能和特性都是可编程的。从而芯片在保持印刷电路板上的焊接状态不变的情况下，就可以很容易地实现对芯片的快速编程、擦除和模拟电路功能及特性的重新配置。

ispPAC器件的基本功能单元是具有特殊结构的PACell，如仪器放大器、运算放大器，滤波器等模拟电路单元，由若干PACell组成模拟功能模块PACblocks，整个芯片由若干个PACblocks构成。不需要电阻、电容等外围部件，就可以实现诸如PrecisionFiltering、Summing／Differencing、Gain／Attenuation和COnversion等基基本模拟功能，同时还可以将这些基本模拟功能进行灵活的组合配置，设计出更复杂的模拟系统。

如利用ispPAC80，用户可以在几秒钟内在一小片Ic上配置出数万种不同的五阶精度滤波器。

2  ispPAC的开发环境和1SP在系统编程

lattice公司ispPAC开发系统PAC－Desiger软件为没计者提供了图形风格的用户界面，软件提供了模拟库和电路宏生成器，并内置了模拟和验证工具，可以在对芯片编程前对所设计的模拟电路进行仿真，生成各种曲线报告，因而大大简化了设计实验，节省了开发时间。ispPAC通过Lattice公司的ispDONWlOAD cable下载电缆实现ISP在系统编程，瞬间即可完成器件的重配置和重编程。（未完待续）