2．1 ARM微控制器
分布机选用LPC2290ARM芯片作为主控制器，LPC2290片上资源丰富，可以满足该系统对于测试电路的控制需求，并且可以减少系统硬件设计的复杂度，支持JTAG实时仿真，开发调试方便。同时LPC2290内部集成2路CAN控制器又可使其作为CAN总线的节点，省去了CAN控制器外围电路的设计，减少干扰。其内置的CAN控制器符合CAN 2．0B，ISO11898—1总线规范，总线的数据波特率可达1 Mb／s，可访问32位的寄存器和RAM，全局验收过滤器可识别几乎所有总线的11和29位R标识符，验收过滤器为可选择的标准标识符提供了FullCAN—style自动接收。CAN控制器的驱动电路依然选择收发器TJA1050，并在ARM和收发器之间加入DC-DC电源隔离模块和2路高速光耦器6N137组成的隔离电路，确保在CAN总线遭受严重干扰时控制器能够正常工作。
2．2 测试电路模块
测试电路模块由高精度万用表板卡完成通断测试、绝缘测试、电容测试和故障定位等相关电缆测试的功能，分布机的主控制器LPC2290根据测试命令通过控制开关切换系统将测试电路加载到所需激励电缆测试端口，并采集响应端口的信息。
2．3 地址选通控制CPLD模块设计
可编程逻辑器件已得到广泛的应用，为数字系统的设计带来极大的灵活性，可以通过软件编程对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使硬件设计如同软件设计那样方便快捷。CPLD内部有大量的门电路，适于实现复杂的组合逻辑。
2．3．1 CPLD功能实现
分布机利用CPLD实现主控制器LPC2290 I／O口扩展，主控制器只需把待测电缆地址通过串行接口SPI发送给CPID，由CPLD控制继电器矩阵开关进行选通。CPLD采甩Altera公司的MAXⅡ系列的EPM570ZM256C6，具有160个通用I／O口。开发工具采用Altera公司推出的综合性PLD开发软件QuartusⅡ。根据分布机测点容量需求，CPLD设计成一个150位串入并出的移位寄存器和一个150位的输出锁存器，寄存器与输出锁存器的控制相互独立，综合后的功能模块如图4所示。其中，CLK为移位寄存器的时钟输入，数据在上升沿时读入；SI是串行输入口；SO为串行输出，用于进行级联；LAT是输出锁存器控制信号，数据在其上升沿时输出；EN为使能端，高电平使能输出，低电平则使输出为高阻态。20片CPLD级联可以使分布机实现3 000点的测试容量。
2．3．2 LPC2290对CPLD的控制
LPC2290通过SPI接口控制CPLD，连接原理图如图5所示。
该系统中SPI总线操作的流程图如图6所示。LPC2290的SPI接口数据传输格式的设置要与CPLD数据传输格式相符合，即SPCR=030，SPI接口每次发送一个字节的数据，在本系统中需要做375次循环，可实现3 000位数据的串入并出。
关键程序代码如下所示：
2．4 继电器矩阵开关设计
矩阵开关的主要作用是实现对测试点的导通选择以及将测试电路切换到相应的通道。与CPLD相对应，矩阵开关以150个点为单位。
继电器作为测点通断的执行元件，其可靠性和反应速度直接影响整个系统的性能，选择具有高可靠性、高信号隔离度和性能稳定等特点的12 V继电器EC2—12作为切换控制继电器。EC2—12是单线圈自锁继电器，当输入+12 V激励时继电器闭合，并且状态会一直保持，直到-12 V激励到来时继电器才会打开。选择L298N组成继电器驱动电路，该驱动电路能将TTL逻辑电平信号转换为本系统所需的±12 V电压，实现继电器的置位和复位。利用每一EC2—12的2个常开点(K1和K2是继电器1和继电器2常开点)控制2个(例如0和1)测点，每一对继电器控制两个测点位置(继电器1控制输出端，继电器2控制输入端)，其原理图如图7所示。测试电路经切换开关接到输入和输出端，实现对待测电缆的测试。
