现在世界各国都进入了大力开发小水电的时代，许多中小容量火电厂也都在加紧技术改造，研究和开发一套专门针对中小容量发电机组的微机保护装置无论从市场还是促进技术进步的角度来看都是十分必要的。 本文主要致力于中小型发电机保护装置的硬件系统设计和实现。所设计的硬件系统采用了三项前沿技术：基于ARM的嵌入式系统、32位浮点DSP和在系统可编程(ISP)的FPGA器件。 论文首先分析了中小型发电机组的保护配置方案，根据保护需求以及硬件设计要求，确立了中小型发电机保护装置的CPU架构，并设计了中小型发电机保护装置的硬件结构。 其次，具体实现了DSP板和ARM板外围电路设计，主要包括：AD采样模块、开入开出模块、GPS校时与标时模块、测频模块、通信处理模块、人机接口模块。简述了应用VHDL语言开发FPGA的基本方法，并用VHDL语言实现了FPGA内部逻辑设计。 论文最后介绍了基于uC/OS-Ⅱ操作系统的微机保护软件结构，实现了DSP软件模块设计，主要包括：初始化模块、自检模块以及各个任务模块。