Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 229
Текст из файла (страница 229)
Например, нельзя смоделировать приведенные парис. 8.б2 и 8.64 самолорректирующиеся кольцевые счетчики, потому что у моделирующей программы нет никакой возможности узнать их начальные состояния. Когда моделируемая схема установлена в известное начальное состояние, возможности разработчика проверить ее работу ограничены только быстродействием моделирующей программы. Моделирование схем, описываемых комплексными числами, может быль очень медленным по сравнению с моделированием, в котором используются только действительные числа. В зависимости от уровня детализации, время моделирования может превосходить длительность моделируе- 1040 Глава 11. Практические дополнения мого процесса в 10' — 1О' раз.
Самым бгястрым является строго функциональное моделирование, когда предполагается, что все компоненты имеют нулевую задержку. При гораздо более реальном моделировании вычисляются и учитываются задержки для всех путей прохождения сигналов в наихудшем случае, но такое моделирование является самым медленным.
1 1.1.5. Разработка печатной платы Разработка печатной платы может быть выполнена с помощью программы или поручена специалисту по разработке печатных плат, либо путем комбинации того и другого. Тем, кто занимается разработкой печатных плат, обычно нравится решать головоломки. Их работа состоит в размещении всех компонентов схемы на плате заданного размера и последующем соединении их между собой согласно принципиальной схеме. Как правило, требуется, чтобы размер печатной платы и число слоев в ней были по возможности меньшими. С помощью программы разработку печатной платы можно осуществить автоматически, но результаты не всегда получаются хорошими.
Как специалисту по печатным платам, так и разработчику схемы, уже на первом этапе размещения компонентов приходится принимать во внимание массу практических соображений: ° Механические ограничения 1тес7гап!са! санг!гатт). Некоторые разьемы, индикаторы и другие компоненты, вероятно, придется поместить на печатной плате в определенных местах, заданных техническими условиями. ° Критические пути прохождения сигналоа !сггг!са! г!Кпа! раг~и).
Автоматическая программа размещения может расположить компоненты так, чтобы минимизировать среднюю длину соединений, но разработчики обычно руководствуются интуитивным чутьем в отношении того, какие части схемы и какие конкретно сигналы наиболее критичны в отношении длины соединений. Разработчик схемы обычно предоставляет специалисту по печатным платам общую топалагическую структуру !у7оогр!ап), то есть предлагает размещение групп компонентов, в котором отражены идеи разработчика схемы относительно того, какие компоненты необходимо разместить близко друг к другу. ° Температурные проблемы (г7гегта! сопсегпг).
Когда плата установлена в систему, некоторые ее участки могут охлаждаться лучше, чем другие, и, естественно, какие-то компоненты при работе нагреваются сильнее других, Разработчики должны гарантировать, что температура компонентов не выйдет за пределы рабочего диапазона температур. Температура в любом месте правильно разработанной печатной платы при надлежащей системе охлаждения обьшно не превышает температуру окружающей среды более чем на 10'С, но в случае микросхемы, потребляющей значительную мощность !примером может служить микропроцессор) и помещенной там, где нет воздушного потока, ее температура может превышать температуру окружающей среды на 30'С и больше.
Если температура окружающего воздуха была 40'С, то температура микропроцессора составит 70'С, что является предельным значением для болыпинства микросхем гражданского примеиения. 11.2. Проектирование, предусматривающее тестируемость 1041 ° Радиочастотные из«учения (гаг!!аугедиепсу ет!зз!оп«). Побочным эффектом при работе эле«тронного оборудования является радиочастотное излучение. Правительственными органами США и других стран определяются максимал ьно допустимые уровни излучения; в США допустимые уровни указаны в Разд еле 15 норм, установленных Федералыгай комиссией с«язи (РСС Раж 15), Уровни излучения схемы обычно зависят не только от характеристик компонентов и конфигурации схемы, но и от того, как разведена печатная платы.
Поэтому при разводке платы особое внимание необходимо уделять размещению компонентов, заземлению, изоляции и развязке, с тем чтобы минимизировать нежелательные (и недопустимые по залону!) радиочастотные излучения. ° Глупые ошибки (згир!а т!зга«ез). Вероятно, наиболее важным шагом при проектировании печатной платы, особенно при использовании новых или незнакомых компонентов, является проверка наличия глупых ошибок.
Почти каждый разработчик цифровых устройств, даже преуспевающий, может рассказать вам много историй о разводке печатных плат, когда использовалось зеркальное представление выводов нового компонента, монтажные отверстия и разъемы оказывались не там, где надо, имелся в виду не тот корпус ИС, бьш предусмотрен штыревой разъег«вместо гнездового или наоборот и не учитывались внутренние слои разводки, причем обнаруживалось все это, когда плата уже была изготовлена. Помните; «Компьютеры не делают ошибок, их делают люди!» После размещения компонентов необходимо соединить их между собой; эта операция называется разводкой (гол!!пд). Эта фаза разработки печатной платы легче всего автоматизируется; приличная программа автоматической разводки может очень быстро развести печатную плату умеренного размера.
Однако разработчикам, вероятно, придется обратить особое внимание на критические пути прохождения сигналов и на такие вопросы, как включение оконечных нагрузок в линиях передачи сигналов и размещение контрольных точек. Указанные вопросы обсуждается далее в этой главе. 11.2. Проектирование, предусматривающее тестируемость Когда вы покупаете новое устройство, то ожидаете, что оно будет правильно работать «прямо из коробки».
Однако даже при наличии современного автоматизированного оборудования производитель не может гарантировать, что каждое произведенное им изделие будет безупречным. Некоторые устройства не работают потому, что содержат отдельные дефектные компоненты, либо потому, что были неправильно или небрежно собраны, либо потому, что были повреждены при транспортировке.
Для сохранения репутации большинство производителей предпочитает выявлять эти проблемы у себя, а не отправлять заказчикам неисправные изделия. Эта цель достигается с помощью тестирования (!езг!пд). Основным видом испытаний является тест «годен — негоден» (дойа-ла ггз!), выходом которого является всего лишь один бит информации: система работает правильно на все 1ООЬ или нет? Если ответ положительный, то систему можно отправлять.
Если нет, то следующее действие зависит от размера системы. Пол- 1042 Глава 11. Практические дополнения ходящей реакцией в случае цифровых часов было бы выбросить их, Если обнаруживается, что неисправных часов мною, то целесообразнее исправить то, что, вероятнее всего, является слабым звеном в процессе сборки или недостатком того или иного компонента, а не пытаться спасать отдельные экземпляры. С другой стороны, вам не захочется выбрасывать компьютер стоимостью 10000 долларов, который не загружается.
Вместо этого для обнаружения конкретной неисправной подсистемы можно провести более детальное диигкостическое тестирование (йаяпозггс гезг). В зависимости от стоимости, неисправную подсистему можно восстановить или заменить. Типичной цифровой подсистемой является печатная плата, которая вместе с компонентами стоит от 50 до 1000 долларов. Решение о ремонте или замене представляет собой экономический компромисс между стоимостью собранной печатной платы и предполагаемым временем, необходимым для обнаружения и ремонта неисправного узла. Таким образом, возникает необходимость в проектировании, предусматривающем возможность тестирования (Ыезфл )ог гезгаЬПйу, РрТ).
"РРТ" является общим термином, применяемым к методам проектирования, обеспечнваюшим возможность более полного и менее дорогостоящего тестирования. Значительный выигрыш можно получить в том случае, если проектирование системы или подсистемы выполнено так, что отказы легко выявить и локализовать: ° Более правдоподобным становится результат тестирования по принципу «годен — не годен». Чем меньше отправленных устройств будет иметь скрытые дефекты, тем меньшее число клиентов будет огорчено, что дает в результате очевидные экономические и психологические выгоды. ° Диагностические тесты выполняются быстрее и дают более точные результаты.
Они уменьшают стоимость выявления подсистемы, которая не проходит тест «годен — не годен», позволяя произвести больше изделий за меньшую цену. ° Оба теста — «годен — не годен» и диагностический — требуют меньших затрат времени на проведение тестирования. ° Хотя экономия во времени тестирования может потребовать дополнительных усилий при проектировании по принципу РРТ, увеличение полной стоимости разработки изделия почти всегда компенсируется меньшей стоимостью производства. 11.2.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
