Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 107

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 107)

13.3). Очевидно, что тестовое диагностирование возможно лишь при наличии временной избыточности, поскольку для контроля необходимо хотя бы кратковременное прекращение выполнения объектом основных функций. Отметим, что тестовое диагностирование может использоваться для проверки любых объектов, а не только систем обработки информации.

Например, при проверке мостов на прочность в качестве тестового воздействия выступает известная нагрузка на него (обычно тяжелые грузовики или танки), а в качестве реакции— прогиб конструкций. Полное решение задачи тестового диагностирования включает в себя решение следующих частных задач. !. Определение класса дефектов, подлежащих обнаружению, и порождаемых ими ошибок. Дефекты имеют физическую природу (обрывы проводников, пробой элементов микросхем и т.

п.), класс х Тест Реакция иа таст Сигнал ошибки Рис, ! 3.3, Структура системы с тестовым лиагностированием 536 их определяется номенклатурой применяемых комплектующих изделий, технологией производства, конструкцией, условиями эксплуатации и многими другими причинами. Основанием для конкретизации класса дефектов является опыт проектирования и использования однотипных устройств и результаты испытаний на надежность. В РТС дефекты, как правило, проявляются в виде ошибок — неправильных значений сигналов в некоторых точках системы, в частности на выходе, и именно ошибки обнаруживаются средствами диагностирования. Класс ошибок, естественно, порождается классом дефектов, но зависит еще и от схемотехнических решений, используемых в узлах РТС.

2. Нахождение тестов — входных воздействий, обеспечивающих обнаружение ошибок заданного класса. При решении этой задачи могут быть использованы два подхода: детерминированный и стохастический, Первый состоит в нахождении тестов, обеспечивающих обнаружение заданных ошибок с единичной вероятностью, при этом главным критерием качества решения поставленной задачи выступает длина теста, оптимальным считается наиболее короткий тест. Частным случаем детерминированного подхода является имитационный метод нахождения тестов, состоящий в использовании в качестве тестовых воздействий сигналов, моделирующих рабочие входные сигналы устройства в одном или нескольких режимах.

Плюсы и минусы имитационного метода рассмотрены далее. При стохастическом подходе в качестве тестовых используются случайные либо псевдослучайные сигналы. В этом случае определяется время проверки, обеспечивающее вероятность обнаружении ошибок не ниже заданной, а при заданном времени проверки — вероятность обнаружения таковых. На практике для построения тестов чаще используется детерминированный подход. 3. Генерация тестов. Решение этой задачи тесно связано с предыдущей. Так, при стохастическом подходе для цифровых устройств она сводится к генерации случайных чисел, при имитационном— к созданию всякого рода имитаторов сигналов, при детерминированном в простейшем случае — к организации постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) для хранения тестов.

Следует отметить, что в последнем случае объем ПЗУ часто оказывается неоправданно большим, а аппаратный генератор тестов — достаточно сложным. Для уменьшения аппаратурных затрат от оптимального теста нередко переходят к тривиальному, сводящемуся к перебору всевозможных воздействий на входе устройства. Обнаруживающая способность тривиального теста относительно заданного класса ошибок совпадает с таковой для оптимального теста, время проверки (длина) может возрасти на порядок и более, но объем оборудования для генерации тестов обычно резко сокращается.

537 4. Формирование эталонных реакций. Поскольку объект диагностирования известен и тесты для него найдены ранее, эталонные реакции можно получить с помощью разного рода моделирующих программ, входящих в состав прикладных пакетов для проектирования таких объектов. Хранить эталонные реакции можно, как и тесты, в ПЗУ. Нередко для их генерации используются вспомогательные устройства, однако в худшем случае их сложность приближается к сложности объекта диагностирования.

5. Анализ результатов тестирования. В простейшем случае он состоит в сравнении выходных реакций объекта диагностирования с эталонными и принятии по результату сравнения решения о техническом состоянии объекта. Время и достоверность анализа существенно зависят от числа эталонных реакций: если их много, то время растет, а достоверность может даже уменьшиться ввиду ограниченной надежности устройств хранения эталонов. Компромиссным вариантом является переход к методам «компактного тестирования». Следует отметить, что этот термин явно неудачен и не отражает сущности метода, его использование оправдывается лишь англоязычной научной традицией.

В упомянутых методах компактными становятся не тесты, а эталонные реакции, поскольку вместо точных реакций хранятся и анализируются результаты их преобразований, выполненных по определенным правилам. Простейшим примером «компактного тестирования» может служить метод контрольной суммы, когда совокупность эталонных реакций заменяется их суммой, обычно вычисляемой по какому-либо модулю. Вместо суммы можно использовать сигнатуру — остаток отделения последовательности эталонных реакций на некоторый неприводимый полином. Перспективно также использование спектральных коэффициентов, полученных при разложении той же последовательности по некоторому ортогональному базису. Положительный эффект от использования методов «компактного тестирования» состоит в резком уменьшении числа сравнений.

Так, при сигнатурном методе все эталонные реакции заменяются одним шестнадцатиразрядным числом, вычислитель сигнатуры также очень прост, в результате время анализа и аппаратурные затраты резко падают. Ценой такого упрощения является уменьшение вероятности обнаружения ошибок. Все перечисленные задачи, а также ряд вспомогательных, приходится решать при тестовом диагностировании любых систем, однако при контроле РТС их решение приобретает некоторую специфику. Во-первых, предполагается, что оборудование периодически путем наладки приводится в работоспособное состояние. Это позволяет при определении класса ошибок ориентироваться на наиболее вероятные ошибки, считая, что в недавнем прошлом система находилась в исправном состоянии. Сужение класса ошибок приводит в рамках детерминированного подхода к сокраще- 538 нию длины теста, уменьшению числа эталонных реакций, возможности без существенных потерь в обнаруживающей способности использовать методы компактного тестирования и, как следствие, сократить аппаратурные затраты на контроль.

Последнее весьма важно при массогабаритных и энергетических ограничениях на оборудование. Во-вторых, РТС обычно состоят из достаточно разнородных блоков, разработанных различными подразделениями и даже организациями без должного учета необходимости диагностирования. Стратегия контроля в этом случае зависит от конкретной структуры системы и допустимого объема контрольного оборудования. Так, если межблочные соединения недоступны, единственным решением может быть тестовое диагностирование системы в целом.

Помимо вычислительной сложности такой задачи может оказаться, что без введения контрольных точек полноценная диагностика невозможна. Обычно в таких случаях используют имитационный контроль, проверяющий систему в типовых рабочих ситуациях, но не обеспечивающий обнаружения даже наиболее вероятных ошибок и, тем более, не предотвращающий их накопления. Если межблочные сосдинения доступны, то можно проконтролировать систему поблочно, создав для каждого блока внешнее контрольное устройство. При наличии дублирования межблочных связей это обеспечит полную проверку как блоков, так и системы в целом. Наиболее перспективным способом организации тестового контроля лля РТС представляется введение в ее блоки неких локальных диагностических ядер, управляемых с помощью специальной диагностической магистрали общим лля всей системы центральным диагностическим ядром.

Для реализации диагностических ядер целесообразно использовать микропроцессорные элементы, что обеспечит гибкость системы диагностирования и возможность ее использования для разных РТС без изменения аппаратной части диагностических ядер. Опыт разработки таких распределенных диагностических систем показал, что их эффективность резко повышается при участии с самого начала в проектировании РТС специалистов по диагностике. Заканчивая краткое рассмотрение тестового диагностирования, отметим, что по литературным данным в самом благоприятном случае поблочного встроенного тестового контроля, ориентированного на обнаружение однократных ошибок, необходимые аппаратурные затраты составляют ! 0 ... 15 % от объема объекта диагностирования, а в случае недоступности межблочных связей они доходят до 30 ... 40 %.

Функциональное диагиастировавие. Методы функционального диагностирования используются реже методов тестового диагностирования ввиду относительно больших аппаратурных затрат. 539 х Р в у Реакции в рабочие воздействия Сигнал ошибки Рис. ! 3.4. Структура системы с функциональным дивгиостироввиием 540 Отличительным признаком функционального диагностирования является решение задачи диагностирования устройства на рабочих входных воздействиях без перевода его в контрольный режим. Аппаратура СФД, работая одновременно с проверяемой РТС и анализируя поступающие на объект диагностирования входные воздействия совместно с выходными реакциями того же объекта, принимает решение о его техническом состоянии.

Характеристики

Список файлов книги