Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов (1988) (1092085), страница 58
Текст из файла (страница 58)
е. выявления неисправно функционирующего компонента и замены его на исправный. Таким образом, при проведении ремонтных работ основная трудность состоит в выявлении неисправного компонента. В аналоговом оборудования для облегчения выполнения этой задачи используются схемы. на которых указываются уровни и форма напряжений в различных точках исправно функционирующей аппаратуры.
Поиск неисправного компонента при этом ведется следующим образом. На входы испытываемого устройства подаются соответствующие воздействия и затем с помощью вольтметра и осциллографа проверяются сигналы в точках, для которых их уровни или форма указаны в схеме. Компонент, у которого выходные сигналы не соответствуют указанным в схеме, хотя входные сигналы правильны, является неисправным. Использование такого приема выявления неисправного компонента в цифровой аппаратуре невозможно.
Это связано с тем, что в цифровой аппаратуре оценка сигнала должна осуществляться не по форме напряжения, а по последовательности логических уровней (т, е. последовательности лог. О и лог. 1), которой соответствует это напряжение. Эти последовательности, как правило, имеют большую длину, и отличить осциллограмму верной последовательности от осциллограммы неверной практически невозможно. Сигнатурный метод позволяет сжать длинные последовательности 328 логических уровней в отдельных точках аппара- гблО, Об а гон. туры в короткие (обычно представляемые 4-раз- гбгб рядиыми числами в шестнадцатеричной системе ОАГ5 счисления), называемые гигнатурааси.
Такие г газ сигнатуры для исправно функционирующей цифровой аппаратуры (подобно форме напряжения в точках аналоговой аппаратуры) могут приводиться в схеме. При этом способ поиска неис- ОООО 4 х 4О2л правного цифрового компонента сводятся к преобразованию в сигнатуры логических последова- р 711 и тельностей, имеющихся в отдельных точках, и проверке соответствия полученных сигнатур при- натур веденным в документации для этих точек эталонным сигнатурам. Если обнаруживается несоответствие сигнатур, то последовательно проверяются точки в направлении ко входам аппаратуры, пока ие выявится элемент, у которого при правильных входных сигнатурах окажутся неверными выходные сигнатуры. На рис. 7.11 показан пример записи эталонных сигнатур в схеме дешифратора.
Рассмотрим формирование сигнатуры. Для получения сигнатуры длинной логической последовательности используется сдвиговый регистр с цепями линейной обратной связи. Пример такого регистра показан на рис. 7.12. Регистр имеет 16 разрядов. Содержимое регистра сдвигается влево тактовыми импульсами с тем же периодом, что и длительность тактов входной двоичной последовательности. В каждом тактовом интервале содержимое регистра сдвигается влево, после чего содержимое 7, 9, 12 и !6-го разрядов регистра и значение входной последовательности суммируются по модулю 2 и полученное значение заносится в освободившийся после сдвига 1-й разряд регистра.
После определенного числа тактов, обычно существенно большего числа разрядов регистра, в регистре образуется значение, являющееся сигнатурой данной входной последовательности, Для облегчения чтения сигнатуры она представляется в шестнадцатеричной системе счисления, т. е. содержимое каждой четверки разрядов регистра представляется символом шестнадцатеричной системы счисления. Для возможности Си а н а оуРа 1 ! 1 1 1 1 Рнс. 7.12. Схема формнровання снснатуры использования семисегментных индикаторов в качестве таких символов используются О, 1, 2,..., 9, А, С, Р, Н, Р, 1).
Использование стандартных для шестнадцатеричной системы счисления символов В, О невозможно, так как на семисегментном индикаторе нельзя отличить символ В от цифры 8 и символ О от цифры О, а символ Е неудобен, так как он имеет изображение, обратное изображению цифры 3. Число различных кодовых комбинаций в 16-разрядном регистре составляет 2" = 65536. Следовательно, число различных сигнатур, которое может быть зафиксировано в сдвиговом регистре, составит 65535. Поэтому вероятность того, что две различные входные последовательности могут принести к одной и той же сигнатуре (и, следовательно, невозможно будет распознать ошибочную последовательность) может быть порядка !!65536 — 0,000015. Таким образом, обеспечивается возможность обнаружения ошибок с вероятностью0,999985.
Для использования сигнатурного анализа в ПЗУ МПУ должна храниться тестовая программа, при которой определены эталонные сигнатуры для различных точек исправно функционирующего устройства. 7.5. ТЕСТОВОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ При тестовом диагиостировании исправность МПУ проверяется с помощью специальных программных средств, называемых тестовыми программами. Принцип проверки работы МПУ с помощью тестовых программ состоит в том, что МПУ выполняет некоторые специально предназначенные для диагностирования устройства программы. Причем результаты, получаемые на отдельных этапах в процессе исполнения тестовых программ, заранее известны.
Поэтому для выявления неисправности в программе оказывается достаточным предусмотреть выполнение операций, связанных с сопоставлением получаемых результатов с ожидаемыми, и если обнаруживается несовпадение указанных данных, то в программе происходит переход иа ветвь выдачи соответствующей информации о наличии неисправности. Тестовые программы строятся из отдельных подпрограмм, предназначенных для проверки работы отдельных блоков МПУ.
Вначале производится проверка микропроцессора. Если подпрограмма проверки этого блока не выявила неисправности, производится переход к следующим подпрограммам, предназначенным, например, для проверки оперативной и постоянной памяти. Затем могут проверяться программируемые интерфейсы ввода-вывода и т, д, Кроме того, если не обнаруживаются неисправности простейшими тестовыми программами малого объема, предназначенными, например, для обнаружения постоянных одиночных ошябок в разрядах узлов (типа «залипания» в состоянии лог. 0 или лог.
1), то можно включить более сложные программы, выявляющие многократные ошибки, случайно возникающие ошибки 1сбои) и т. д. ззо Тестовое диагностирование обычно проводится после пуска МПУ, но оно может проводиться и в процессе нормальной работы. В последнем случае по истечении определенного времени, отмечаемого таймером, либо при возникновении некоторых событий производится прерывание микропроцессора с переходом на выполнение хранящейся в постоянной памяти МПУ тестовой программы. Выполнение тестовой программы может также предусматриваться в режимах, когда микропроцессор не производит какой-либо полезной работы. Тестовые программы большого объема, предназначенные для глубокой проверки МПУ, целесообразно хранить вне МПУ, используя внеш нюю память.
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОИСТВА В СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ 8.1. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ Обычно выдаваемый источником сигнал (речевой сигнал в телефонии и радиовещании, телевизионный сигнал и др.) имеет аналоговую форму. описываемую непрерывной во времени функцией с мгновенными значениями, находящимися в некотором интервале. Передача и обработка таких сигналов могут осуществляться также в аналоговой форме. Однако в последнее время все более широкое распространение получают системы передачи и обработки, в которых поступающие на вход аналоговые сигналы преобразуются в цифровую форму.
полученные цифровые сигналы передаются или обрабатываются, на выходе системы произво. дится обратное преобразование сигналов из цифровой формы в аналоговую. Использование цифровой формы представления сигналов может обеспечить более высокую помехоустойчивость при передаче сигналов, стабильность параметров обработки (независнмость от времени и влияния изменений в окружающей среде — температуры, влажности и т. д.) при обработке сигналов, возможность построения аппаратуры с использованием последних достижений микроэлектроники, обеспечивающей компактность, экономичность, гибкость функционирования (легкость модификации выполняемых функций) аппаратуры. Преобразование сигналов нз аналоговой формы в цифровую включает в себя следующие операции: дискретизацию, квантование и кодипование (рис.
8.1.). В процессе дискретизации из непрерывного сигнала 331 х (1) берутся отсчеты (мгновенные значения), которые следуют через определенный временной интервал Т, называемый тактовым интервалом. Согласно теореме Котельникова, если сигнал имеет ограниченный спектр, т. е. все его спектральные составляющие имеют частоты не выше некоторой частоты г „, то для восстановления аналогового сигнала из последовательности его дискретных значений тактовый интервал должен удовлетворять условию Т~ 1'(2 г"„,„). Сущность операции квантования состоит в следующем.
Создается сетка так называемых уровней квантования, смещенных друг относительно друга иа величину, называемую шагом квантования, каждому уровню квантования приписывается порядковый номер (О, 1, 2, 3, ...). Полученные в резуль. тате дискретизации отсчеты заменяются ближайшими к ним уровнями квантования. Так, иа рис. 8.1 отсчет в момент 1, заменяется ближайшим к нему уровнем квантования с номером 3, а взятый в тактовый момент 1, отсчет — ближайшим к нему уровнем квантования с номером б и т, д, Очевидно, процесс квантования вносит погрешность в представление значений сигнала. Однако выбором достаточно малого шага квантования эту погрешность можно снизить до допустимых значений. Таким образом, последовательность отсчетов сигнала в процессе квантования преобразуется в последовательность соответствующих чисел (номеров уровней квантования).
Для представленного на рис. 8.1 сигнала зта последовательность чисел: 3, б, ?, 4, 1, 2 и т. д. Наконец. в процессе операции кодирования числа зтой последовательности представляются в определенной системе счисления, например двоичной. Преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую осуществляется устройствами, называемыми аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Одним из основных параметров АЦП является количество разрядов в выдаваемых данных. характеризующее точность представления отсчетов в цифровой форме; другой его важный параметр — время преобразования (максимальный интервал времени между началом проведения операции по преобразованию одного отсчета и готовностью выходных цифровых данных).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
