Проверка печатных плат.

Во многих анализаторах заложена возможность сравнения информации, проходящей по каналам разных групп. В некоторых анализаторах для сравнения имеется дополнительная память для хранения кодов.

На две печатные платы, одна из которых контролируется, а другая заведомо исправна, одновременно подается система стимулов. Отклики с плат сравниваются при помощи анализатора (рис. 6). В качестве источника стимулов лучше всего использовать многоканальный генератор слов, при помощи которого возможно получение любой логической комбинации. Может быть использован и двоичный счетчик или генератор кода Грея для перебора всех возможных состояний.

Проверка микропроцессорной системы.

Современные микропроцессоры — это сложные устройства, отличающиеся друг от друга построением, системой команд и математическим обеспечением. Поэтому дать подробные рекомендации использования анализатора для контроля конкретного типа микропроцессора не представляется возможным. Ниже приводятся некоторые общие рекомендации по использованию анализаторов логических состояний с микропроцессорными системами.

Информационные входы анализатора подключаются к адресной шине и шине данных (рис. 7). Используя дополнительно входы признаков, в этом случае можно просмотреть как всю программу системы, так и ее отдельные подпрограммы. Если установить адрес ячейки начала программы, а на вход признаков подать синхроимпульс машинного цикла, то можно последовательно просмотреть всю программу системы. При необходимости можно использовать цифровую задержку.

Для просмотра только кодов команд, содержащихся в ПЗУ, дополнительно на один из входов признаков необходимо подать синхроимпульс, характеризующий цикл МП (для микропроцессора 580ИК80 это линия D5) и включить режим выборки индикации. На экране индикатора будут индицироваться только команды и их адреса.

Подпрограммы можно просмотреть только в том случае, когда известен адрес ячейки памяти, в которой записана команда "САLL". Адрес ячейки в этом случае служит запускающим словом. При необходимости просмотра информации после нескольких петель подпрограммы следует использовать задержку запуска.

Обмен информацией по шинам данных между процессором, ПЗУ, ОЗУ и УВВ (устройством ввода-вывода) может быть проанализирован, если на входы признаков подать сигналы записи и чтения.

Приведенные примеры показывают, что анализатор можно использовать практически всегда при работе с логическими устройствами. Умело варьируя выбором запускающего слова, цифровой задержкой и особенно выбором тактового импульса, можно всегда найти прием, которым будет возможно проверить правильность работы как части, так и всей схемы в целом.

Сигнатурные анализаторы

В основе сигнатурного анализа лежит сжатие информации, преобразующее двоичные последовательности любой длины в определенном узле схемы в однозначно характеризующую этот узел сигнатуру из четырех шестнадцатеричных цифр.Его применение для диагностирования основано на том принципе, что исправное цифровое устройство при периодическом возбуждении одного и того же входа будет всегда выдавать одинаковый выходной сигнал, преобразуемый в сигнатуру. Если же этот периодический выходной сигнал отличается от эталонного, то устройство неисправно.

Сравнивая сигнатуру проверяемого узла с эталонной, имеющейся в документации по обслуживанию, можно быстро проверить все устройство. Причину появления неправильной сигнатуры легко обнаружить, проверяя различные точки схемы с обозначенными для них сигнатурами, отмечая среди них правильные и неправильные и прослеживая последовательности сигналов. Процедура продолжается, пока не удастся обнаружить элемент с правильными входными, но ошибочными выходными сигнатурами. Этот элемент и будет неисправным.

Данная методика позволяет с высокой точностью локализовать неисправность и не требует высокой квалификации обслуживающего персонала.

Во многих случаях для микропроцессорной аппаратуры и микроЭВМ не удается применить автоматическое диагностирование на основе встроенных или внешних тестовых средств диагностирования или их комбинаций из-за ее сложности и высокой стоимости. Тогда следует позаботиться об облегчении ручного обслуживания, в том числеручного поиска неисправностей, с тем чтобы эту работу мог выполнять персонал невысокой квалификации.

Существенной проблемойпри ручном обслуживанииявляется сжатие информации о правильных (эталонных) и наблюдаемых при контроле реакциях аппаратуры на тестовые последовательности.

Необходимость сжатия двоичных последовательностей (векторов)произвольной длины диктуется тем, чтоcoвременная микропроцессорная техника использует достаточно сложные функциональные узлы, которые требуют для диагностированияввода большого числа тестовых. векторов, с темчтобы обеспечивалась проверка всех возможных состоянии устройства.

Сжатие информации облегчает фиксирование правильных (эталонных) реакций в технической документации и восприятие оператором результатов проверки.

Перспективным направлением в повышении обслуживаемости микропроцессорной аппаратуры и микроЭВМ является сигнатурный анализ, предполагающий использование циклических избыточных кодов для сжатия длинных двоичных кодов—реакций аппаратуры на тестовые последовательности в короткий, обычно 4-,5-разрядный шестнадцатеричный код, который просто индицируется и сравнивается с указанным в документации для каждой контролируемой точки контрольным кодом (сигнатурой).

Математическая основа сигнатурного анализа - способ кодирования двоичных последовательностей с использованием циклических кодов. При этом любое двоичное числа описывается многочленом, содержащим фиктивную переменную х, в котором каждая двоичная цифра является коэффициентом фиктивной переменной х.Например, двоичной последовательности 1100101(младший раз ряд слева) соответствует многочлен

х⁶+х⁵+х²+ 1.

Выходной двоичной последовательности с определенного узла цифрового устройства соответствует полином G(х) степенип - 1, гдеп - число разрядов двоичного кода. В процессе формирования сигнатуры полиномG(х) делится на порождающий полиномР(х), значение которого определяется структурой регистра сдвига с обратными связями в сигнатурном анализаторе. Для формирования четырехразрядной шестнадцатеричной сигнатуры из всего множества возможных полиномов выбираютР(х) = = 1 +х⁶ + х⁸ + х¹¹+ х¹⁵, что соответствует обратным связям от 7, 9, 12 и 16 разрядов.

При делении G(х) наР(х) получаем частноеQ(х) и остатокR(х). Исходный полином при этом

G(х)=Р(х)Q(х) R(х),

где— знак суммирования по модулю 2. Если в двоичном коде, соответствующем полиномуG(х), возникли ошибки, то они вызывают преобразование исходного полиномаG(х) вG'(х). При этом полином ошибокЕо (х} определяется как

Е₀(х) = G(х) G'(х) и

G'(х)=Р(х)Q'(х) R'(х) = G(х) Е₀ (х).

Ошибки в выходном двоичном наборе не обнаруживаются, если остатки R(х) и R'(х) совпадают, R(х) =R'(х). При этом полиномЕ₀(х) делится наР(х) без остатка, и в регистре сдвига сигнатуры совпадают для правильной и ошибочной двоичных последовательностей.

Сигнатурный анализ дает высокий процент обнаружения ошибок. Для определения вероятности Р_ош обнаружения ошибки в двоичной последовательности длинойn с использованием регистра сдвига наm двоичных триггерах воспользуемся следующим соотношением:

Р_ош=1-Н(n-m)(2^п-m-1)/(2ⁿ-1),

где функции

О при n-m<=0;

H(n-m)=

1 при n-m > 0.

При m= 16 иn= 17 лишь одна последовательность ошибок может быть упущена из 2¹⁷, приn = 18 - три, приn = = 19 — семь и т.д. Еслип становится очень большим, вероятность обнаружения ошибки приближается к

Рош1-2^-m= 1-2^-16 0,99998.