Вбудований контроль і діагностика цифрових пристроїв Методи вище

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки
Кафедра ЕТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
"Вбудований контроль і діагностика цифрових
пристроїв. Методи підвищення контролепригодности
цифрових пристроїв "
МІНСЬК, 2008

Якість контролю та діагностики залежить не тільки від технічних характеристик контрольно-діагностуючої апаратури, а й у першу чергу від тестопригодності (контрольованості) самого виробу, що випробовується. Це означає, що якість перевірки багато в чому зумовлюється якістю розробки виробів. Найпростіше рішення підвищення якості контролю - це виведення деяких внутрішніх точок вироби на зовнішній роз'єм. Однак число вільних контактів на роз'ємі обмежена, тому вказаний підхід рідко виявляється доступним або достатньо ефективним. Більш прийнятне рішення пов'язане з розміщенням на платі додаткових функціональних елементів, призначених для безпосереднього отримання або накопичення інформації про стан внутрішніх точок та подальшої її передачі на обробку на вимогу аналізує пристрої (зовнішнього або також вбудованого).
Сигнали, що виникають у процесі функціонування основної та контрольної апаратури, розміщеної разом на одному друкованому модулі або кристалі ІС, зіставляються за певними правилами. У результаті такого зіставлення виробляється інформація про правильному функціонуванні контрольованого вузла. Як надлишкової апаратури може бути використана повна копія перевіряється вузла (рис.1, а). При цьому проводитися найпростіше порівняння двох однакових наборів кодів. З метою зменшення обсягу додаткової контрольної апаратури використовують простіші контрольні пристрої з надмірною кодуванням (рис.1, б), але зате при цьому ускладнюються способи отримання контрольних співвідношень.

ОУ

КУ

УС

Х
Y
Z
а)
Про У
УД
КК
УОКК
УС
Х
Y
Z
б)

Рис. 1. Схеми вбудованого контролю з надмірною дублюванням апаратурної частини (а) і з надмірною кодуванням операцій:
ОУ - основний пристрій; КУ - контрольний пристрій;
УС - пристрій порівняння; КК - пристрій кодування:
УОКК - пристрій обробки контрольних кодів;
УД - пристрій декодування; Z - сигнал помилки.
Надлишкове кодування грунтується на введенні у вхідний, оброблюваний і вихідний інформаційний сигнал додаткових символів, які разом з основними утворюють коди, які мають властивості виявлення або виправлення помилок.
Як приклад вбудованого контролю з надмірною кодуванням розглянемо один з методів контролю передачі інформації: до групи інформаційних розрядів, що представляють собою простий (тобто ненадлишковим) код додається один надлишковий (контрольний) розряд, що несе інформацію про парності і непарності переданої інформації. Значенням розряду парності дорівнює), якщо число одиниць у переданому коді парне і 1, якщо число одиниць непарне (рис.2).
+
+
+
Канал передачі інформації
n
Z
n +1

При передачі інформації слово передається зі своїм контрольним розрядом. Якщо приймальний пристрій виявляє, що значення контрольного розряду не відповідає парності суми одиниць слова, то це сприймається як ознака помилки в лінії передачі інформації.
Рис. 2. Передача інформації з контрольним розрядом: якщо Z = 0, то інформація передається без помилки; якщо Z = 1, то інформація передається не так; n - число основних каналів; n +1 - додатковий контрольний розряд.
За непарності контролюється повне зникнення інформації, так як кодове слово, що складається з нулів, відноситься до заборонених.
Цей метод застосовують в мікропроцесорних системах для контролю передач інформацією між регістрами, зчитування інформації в ОЗУ, обмінів між пристроями. Магістралі передач даних становлять від 60 до 80% всіх апаратних засобів МПС. Тому використання контролю по парності дозволяє істотно підвищити надійність операцій передачі інформації.
= 1
= 1
= 1
= 1
= 1
= 1
= 1
= 1
1
2
3
4
5
6
7
8
Z
Х1
Х2
Z
Х1 Х2
0
1
0
1 січня
0
1
1
0
Y
Z = 0-парне
Z = 1 - непарне


Рис. 3. Схема контролю парності-непарності 8-міразрядной шини пірамідального типу на двухвходових логічних елементах "виключне АБО"
Іншим прикладом можуть з'явитися ітеративні коди. Їх застосовують при контролі передач масивів кодів між зовнішнім ЗУ і ЕОМ, між двома ЕОМ та інших випадках. Ітеративний код утворюється шляхом додавання додаткових розрядів по парності до кожної рядку і кожному стовпцю переданого масиву слів (двовимірний код). Крім того, парність може визначатися і по діагональних елементів масиву слова (багатомірний) код. Виявляє здатність коду залежить від числа додаткових контрольних символів. Він дозволяє виявити багаторазові помилки і простий в реабілітації.
До простих апаратним способів вбудованого контролю відноситься спосіб дублювання схем і порівняння вихідних сигналів цих схем (рис.3). Цей метод легко можна застосувати для перевірки будь-якої схеми. Крім тог, він має перевагу, що може виявити будь-яку функціональну помилку, що з'являється в схемі. Недоліком методу є по-перше - збільшення витрат на резервування і, по-друге - не виняток власних помилок резервної контрольної апаратури.
Кілька знизити витрати на апаратне дублювання цифрових схем можна шляхом використання так званої двухпроводной логіки. При цьому вихідна і резервні схеми відрізняються тим, що вони реалізують інверсні виходи і в схемі всі сигнали представлені одночасно в прямому і інвертіруемом вигляді. Порівняння вихідних сигналів при звичайному дублювання здійснюється на підставі їх рівності, а двохпровідної логіці - на підставі їх нерівності.
Для виявлення помилок в комбінаційних схемах, особливо для арифметичних і логічних функцій, що залежать від двох аргументів, часто застосовують метод псевдодублірованія. У цьому випадку дані обробляються двічі послідовно в часі, в однаковому порядку, проте з різних шляхах і перевіряються на рівність з використанням проміжного, що запам'ятовує. При цьому замість необхідного резервування схеми фактично збільшується час обробки інформації.
На рис.4 зображена схема перевірки двухразрядний покомпонентного логічного об'єднання двох операндів за допомогою АЛП. Спочатку перемикачі S1 і S2 включаються в праве по схемі положення і з виходу АЛП результат операції записується в регістрі 3 пам'яті, підключених до одного з входів схеми порівняння.
На наступному кроці перемикачі S1 і S2 включаються в ліве положення. Старші і молодші розряди вхідних чисел на вході АЛУ міняються місцями, а результат операції з виходу АЛП з також переставленими старшим і молодшим розрядом надходить безпосередньо на схему порівняння.
Рг 1
Рг 2
ОС
Рг 3
X 1
X 2
S 1
4 3 2 1
4 3 2 1
АЛП
4 3 2 1
S 2
4 3 2 1
1
2
3
4
1
2
3
4


Рис. 4. Схема перевірки виконання арифметичних операцій за методом псевдодублірованія
Припустимо, що на виході 3 АЛУ проявляется помилка "= 1" (тотожна одиниця) і операнди 0110 і 0010 поразрядно складаються в АЛП за модулем 2. Якщо перемикачі S1 і S2 включені в праве положення, то в регістр 3 записується число 0100. Якщо перемикачі включені в ліве положення, тобто на виходи АЛУ надходять числа 1100 і 0100, відповідно, а на виході 1100 (з урахуванням помилки = 1 на виході 3 АЛП). На входи схеми порівняння надходять коди 0100 - з виходу регістра 3 та 0110 - з виходу АЛП, які виробляють сигналу помилки.
Вбудований контролер особливо зручний для організації контролю та діагностики виробів в умовах експлуатації, але він може виявитися корисним і у виробничих умовах, наприклад, при виготовленні БІС мікропроцесорних комплектів. Для цього в схему БІС вводяться додаткові засоби, що здійснюють реконфігурацію структури БІС в режимі тестування і забезпечують, при цьому, поліпшення спостереження та управлiння всіх, що входять до неї тригерів (рис.5, а). У цьому випадку тестування складної БІС перетворюється на порівняно просту процедуру для рекомбінаційних схем, що входять в БІС.
Для реалізації такого підходу необхідні такі кошти реконфігурації структури послідовних схеми, щоб сигнал управління перемикав всі тригери з робочого режиму в тестовий, при якому всі тригери стають керованими і спостережуваними (рис.5, б). Найбільшого поширення серед цих методів отримав метод сканування **** здійснюваний за рахунок з'єднання спеціальних додаткових елементів пам'яті в єдиний зсувний регістр, що запам'ятовує внутрішньо стан схеми. Сканування додаткових елементів пам'яті можна контролювати і шляхом адресації до них і прямого вибору інформації про стан схему з додаткових ЗУ.
Все це ускладнює БІС, однак забезпечує економічну доцільність. Так для МП серії Intel 8086, що має площу кристала 3 мм2, введення засобів підвищення контролепригодности збільшує площу кристала приблизно на 20%, що знижує вихід придатних з 10% до 12 (20)%. Разом зі зменшенням кількості кристалів на пластині це призводить до подорожчання виробництва на 70%. Тим не менш зменшення вартості тестування, яке становить більше 80% трудомісткості виготовлення ВIС, повністю компенсує таке подорожчання БІС і складні ПУ розробляються таким чином, щоб забезпечити можливість самотестування без участі зовнішнього обладнання та програмних засобів.
Для реалізації самотестування схем на друкованій платі або на кристалі мікропроцесора розміщують два регістри, запрограмованих на виконання функцій генератора псевдовипадкових кодів і сигнатурного генератора. У програмованому ПЗУ процесора зберігатися спеціальна тест-програма, яка повинна забезпечити послідовне тестування всіх функціональних вузлів мікропроцесора. Генератор псевдовипадкових кодів формує вхідну тестову послідовність, спрямовану в контрольовані програмно-доступні блоки мікропроцесора, а сигнатурний генератор знімає з виходу мікропроцесора відповідні контрольні сигнатури які в свою чергу порівнюються з еталонними, що зберігаються в ПЗУ. Результат порівняння дає інформацію мікропроцесору про свій стан.
Самодіагностика БІС є природним розвитком структурного підходу до проектування контролепригодности пристроїв. Поєднання вбудованих засобів контролепригодности (наскрізного сдвигового регістра для сканування станів, генератора псевдовипадкових тесткодов, регістра сигнатурного аналізу) дозволяє організувати самотестування кристалів, напівпровідникових пластин, мікросхем і друкованих вузлів. Оскільки вартість засобів самодиагностирования залишається приблизно однаковою, а витрати на тестування стандартними методами збільшуються в геометричній прогресії, можна вважати, що із зростанням насиченості НВІС (ступеня інтеграції) засоби самодіагностики стануть обов'язковими.

Комбінаційна
схема
ЕП-1
ЕП-2
ЕП-N
Zm
Xn
Вхід сканування
Вихід сканування
Синхросигнали
а)
Комбінаційна схема
Адресовані
елементи
пам'яті
Y-дешифратор
Х-дешифратор
Адреса сканування
б)

Рис. 5. Вбудований контроль БІС МП. Реконфигурация структури БІС в режимі тестування з використанням додаткових тригерів (а) та спеціального ЗУ (б)

ЛІТЕРАТУРА

1. Б. Хабаров, Г. Куликов, А. Парамонов. Технічна діагностика і ремонт побутової радіоелектронної апаратури. - Мн.: Видавництво: Гаряча Лінія - Телекому, 2004. - 376 с.
2. Девідсон Г. Пошук несправностей і ремонт електронної апаратури без схем.2-е ізданіе.М. Видавництво: ДМК Пресс. 2005, - 544 с.
3. Ігнатович В.Г., Митюхина А.І. - Регулювання та ремонт радіоелектронної апаратури. - Мінськ: "Вишейшая школа", 2002 - 366 с.
4. Н.І. Домаренок, Н.С. Собчук. "Фізичні основи діагностики та неруйнівного контролю якості МЕА", - Мн., БДУІР, 2001.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
34.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Вбудований контроль і діагностика цифрових пристроїв Методи підвищення контролепригодности цифрових
Векторні аналізатори ланцюгів Контроль і діагностика компонентів цифрових мереж і систем телекомунікацій
VHDL - технології дослідження цифрових пристроїв
Синтез цифрових схем арифметичних пристроїв
Дослідження методів та інструментальних засобів проектування цифрових пристроїв на основі програмованих
Методи аналізу електромеханічних пристроїв
Контроль та діагностика систем
Векторні аналізатори ланцюгів Контроль і діагностика компонентів циф
Порушення менструальної функції. Діагностика. Методи лікування
© Усі права захищені
написати до нас