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

Текст из файла (страница 3)

Рис. 6. Получение сигнатур в режиме свободного счета

До взятия сигнатур от узлов в системе сам сигнатурный анализатор и подключения входных сигналов контролируются по сигнатурам земли и питания V_cc. Регистр сдвига а анализаторе инициализируется на нуль до регистрации любых данных. Когда пробник касается земли, вход данных всегда находится в состоянии логического нуля 0, которое не изменяет начального состояния регистра сдвига. По окончании цикла регистрации данных остаток в регистре сдвига будет нулевым. Это состояние может изменить только входной сигнал логической 1, которого, очевидно, не может быть при контроле сигнатуры земли. Следовательно, земля всегда дает сигнатуру 0000, которую можно считать ее “характеристической сигнатурой”. Однако положительное питание V_cc всегда воспринимается как состояние логической 1, которое изменяет начальное состояние регистра сдвига. Остаток, образующийся по окончании регистрации данных, зависит от числа состояний синхронизации между сигналами пуска и останова и будет различным при изменении запускающих сигналов. При конкретном подключении сигналов пуска, останова и синхронизации сигнатура V_cc будет одной и той же, поэтому ее называют “характеристической сигнатурой” для данного подключения входов. Но, разумеется, она будет получаться различной при других подключениях управляющих входов и (или) выборе других активных фронтов. Когда от проверяемого узла получается такая же сигнатура, как и от V_cc, может оказаться что из-за отказа он закорочен на шину питания V_cc. Однако иногда и от исправных узлов получается такая же сигнатура, как и характеристическая сигнатура V_cc. Проще всего различать эти две ситуации по индикатору логического пробника – в исправном узле он вспыхивает, показывая наличие сигналов в узле. Если же индикатор не вспыхивает, следует предположить наличие отказа.

Сигнатуры адреса в режиме Шина данных Шина адреса

свободного счета D₀ X A₀ UUUU A₈ HC89

D₁ X A₁ 5555 A₉ 2H70

Переключатели Подключе- D₂ X A₂ CCCC A₁₀ HPP0

сигнатурного ния D₃ X A₃ 7F7F A₁₁ 1293

анализатора D₄ X A₄ 5H21 A₁₂ HAP7

D₅ X A₅ 0AFA A₁₃ 3C96

Пуск A₁₅ D₆ X A₆ UPFH A₁₄ 3827

Останов A₁₅ D₇ X A₇ 52F8 A₁₅ 755P

Cинхро-

низация READ

____________________________

Сигнатура V_cc равна 0001

Рис. 7. Документирование сигнатур

Для любой системы, рассчитанной на сигнатурный анализ, должен существовать документ, в котором приведены сигнатуры всех узлов. В режиме свободного счета, хотя он и сканирует все адресное пространство, будут разрешены не все микросхемы, так как микропроцессор выполняет только операции считывания из памяти. Например, входной порт не разрешается, и получить от него значимые сигнатуры невозможно. Шина данных отключена от процессора и также не дает значимых сигнатур (за исключением некоторых специальных условий). Набор сигнатур берется от заведомо исправной системы и документируется. В начале списка сигнатур показываются подключения входов пуска, останова и синхронизации, а также их активные фронты (нарастающий или спадающий). Кроме того, здесь же даются характеристические сигнатуры для указанных подключенных входов. Эта информация необходима для настройки анализатора и контроля подключений по сигнатурам, полученным от V_cc и земли. После этого берутся сигнатуры от узлов, и результаты сравниваются с приведенными в документе сигнатурами. Пример таблицы сигнатур для режима свободного счета приведен на рис. 7.

Таблица представляет собой только небольшую часть полного перечня сигнатур, которые берутся для каждой микросхемы в системе. В начале таблицы показаны используемые от системы сигналы.

В данном примере характеристическая сигнатура V_cc равна 0001; ее необходимо проверить до взятия от системы остальных сигнатур. В режиме свободного счета сигналы на шине данных бессмысленны, что показано в таблице в виде набора состояний “безразлично” (X). Однако шина адреса проверяется, поэтому приведены сигнатуры для всех линий шины адреса.

Далее в документе находятся диаграммы разводки выводов всех микросхем, и у каждого вывода показана его сигнатура. Земля всегда имеет характеристическую сигнатуру 0000, которая приводится как GND. Чтобы показать, что сигнатура 0000 допустима для вывода и “отличается” от сигнатуры земли, после сигнатуры находится буква B. Она показывает, что светодиод, находящийся в зонде логического пробника, при взятии сигнатуры будет вспыхивать. Примером служит сигнатура у вывода 18 микросхемы IC2. В режиме свободного счета сигнатуры не многих вывода ИС не имеют смысла и показываются на диаграммах в виде X (см. пример у вывода 3 IC4). Еще одна часто встречающаяся ситуация отражена у вывода 1 IC2. Здесь сигнатура равна 0000, но светодиод в зонде пробника не вспыхивает. Вывод 1 в данном тесте всегда имеет уровень логического 0, который дает такую же сигнатуру, как и земля; указание 0000 на диаграмме подчеркивает, что вывод не закорочен на землю. Если вывод закорочен на землю, следует указывать GND.

Поиск неисправности с применением сигнатурного анализа заключается в определении возможной области с неисправностью и проверки сигнатур до обнаружения неправильной сигнатуры. Пользуясь принципиальной схемой и таблицами сигнатур, неисправность прослеживают “назад” до получения правильной сигнатуры. Неисправность существует в той части схемы, которая находится между последней неправильной и первой правильной сигнатурами.

Тестирование ПЗУ в режиме свободного счета.

Хотя главное назначение свободного счета заключается в проверке системного ядра, он применим и для контроля ПЗУ. В режиме свободного счета на шине адреса переодически формируется все двоичные наборы. Подаваемая в ЦП холостая команда заставляет его выполнять операции считывания по каждому адресу. ПЗУ содержит только фиксированные команды, которые в режиме свободного счета последовательно выдаются на шину данных. Используя линию разрешения кристалла ПЗУ для сигналов пуска и останова, а управляющую линию READ для сигнала синхронизации анализатора, можно проверить содержимое любого системного ПЗУ.

Рис. 8. Тестирование ПЗУ в режиме свободного счета

Анализатор регистрирует только данные, относящиеся к проверяемому ПЗУ, хотя процессор сканирует все адресное пространство. На рис. 8 показано, каким образом в режиме свободного счета проверяется одна из системных ПЗУ с применением сигнатурного анализатора.

Аналогичный тест для микросхем ОЗУ применять нельзя, так как их содержимое не фиксировано, и для проверки работы ОЗУ разработаны другие тесты. Поскольку ЦП выполняет только операции считывания из памяти, невозможно проверить каналы ВВ, особенно в том случае, если ВВ отображен на адресное пространство памяти, в режиме свободного счета проверить можно, так как ЦП считает обращение к ним операциями считывания из памяти. При этом необходимо управлять входами в порты, для чего обычно применяется тестовый прибор с возможностью задания известных двоичных наборов. Для проверки выходных портов потребуется операция записи, которой в режиме свободного счета нет.

Тест–циклы сигнатурного анализа.

Для проверки тех частей системы, которые недоступны режиму свободного счета, необходимо написать и выполнить специальные программы. Каждая из них предназначена для проверки одной части системы, например входного порта, и обычно состоит всего из нескольких строк ассемблерного кода. Такие тест-программы сигнатурного анализа обычно помещаются в ПЗУ, которое находится в системе, но при нормальной работе не используется. Тест-ПЗУ приводится в действие либо переключением линии OE от первого системного ПЗУ с последующим сбросом системы, либо вводом в процессор команды RESTART и размещением тест-ПЗУ по адресу рестарта. Набор тест-программ обычно организован как цикл, который переодически выполняется при включении тест-ПЗУ в работу. В начале полного тест-цикла предусматривается формирование импульса на линии сигнала пуска сигнатурного анализатора, а в конце тест-цикла формируется импульс на линии сигнала останова анализатора. Часто для обоих сигналов пуска и останова используется одна и та же линия, что устраняет необходимость формирования отдельного сигнала останова. В микропроцессорах типа 8080/Z80 в качестве сигнала пуска-останова обычно применяется старшая линия А₁₅ шины адреса, а само формирование сигнала осуществляется фиктивной командой ввода или вывода. В этих микропроцессорах адреса портов ВВ формируются только в младьшей половине шины адреса, но адрес дублируется и на старшей половине шины. Поэтому считывание или запись в порт ВВ с адресом 80₁₆ вызовет появление импульса на линии А₁₅.

Приведенную простую последовательность команд (в мнемониках микропроцессора 8080) можно использовать для инициирования набора тест программ сигнатурного анализа. Команды IN и OUT вызывают появление импульса на линии A₁₅ сначала в операции считывания, а затем в операции записи. В зависимости от выполняемого теста вход синхронизации в сигнатурный анализатор подается с линии READ или WRITE шины управления.

Простой тест входного порта реализуется следующим образом:

Принцип теста заключается в сдвиге состояния логической “1” по всем восьми линиям ВВ выходного порта. Таким образом, до перехода к следующему тесту будет произведено 8 операций записи в выходной порт. При использовании линии A₁₅ для сигналов пуска и останова, а линии WRITE для входа синхронизации берутся сигнатуры с каждой выходной линии и сравниваются с задокументированными значениями. Аналогичный тест можно написать для проверки каждой входной линии входного порта, но вначале необходимо задать их известные состояния. Обычно для этого к входным линиям подключается тест-прибор, позволяющий устанавливать состояния входных линий.

Встроенные средства для сигнатурного анализа

В идеальном случае тестирование вычислительной системы с помощью сигнатурного анализа необходимо предусматривать еще на этапе проектирования. При разработке системы следует встроить средства реализации свободного счета и выбора тест-циклов­ из ПЗУ. Когда управляющие сигналы для анализатора должны формироваться из комбинации нескольких внутренних сигналов, следует ввести в систему необходимые схемы. После окончания разработки можно получить и задокументировать полные таблицы сигнатур для различных тестов.

Многие системы разработаны без всяких встроенных средств тестирования, но их можно приспособить для сигнатурного анализа. Прежде всего необходимо ввести схемы, реализующие режим свободного счета системного ядра, чтобы проконтролировать важнейшие компоненты компьютера или микропроцессорной системы. К счастью, в большинстве систем микропроцессор находится в панельки и его можно вынуть. Панелька микропроцессора имеет все сигналы и напряжения питания, которые требуются для реализации свободного счета. В простейшем случае нужно вынуть микропроцессор и вставить в его панельку переходник, в котором встроены разрыв шины данных и подача в микропроцессор холостой команды. После этого с другой стороны переходника вставляется микропроцессор. Для конкретного микропроцессора в отделе контроля нужно разработать переходник для встраивания в любую систему, в которой применяется данный микропроцессор. При эксплуатации нескольких систем с различными микропроцессорами потребуется изготовить соответствующие переходники для каждого микропроцессора. Таким образом, все возможности режима свободного счета реализуются в любой системе независимо от того, проектировалась ли она с учетом сигнатурного анализа или без учета его.

Тесты свободного счета проверяют только часть системы, а для стимулирования других ее частей необходимо написать и разместить в ПЗУ тест-программы. Обычный подход заключается в том, чтобы заменить первое системное ПЗУ на тест-ПЗУ. После сигнала системного сброса микропроцессор производит обращение к этому ПЗУ, и тест-программы проверяют всю систему.

Тест-программы сигнатурного анализа выполняются как последовательность коротких фрагментов, следующих друг за другом. По окончании последовательности процессор переходит к началу, образуя полный тест-цикл. Для локализации отказов в системе при проверке отдельных компонентов обычно требуются свои сигналы пуска и останова. Большинство этих сигналов уже имеется в системе; например, каждое ПЗУ можно проверить подключив к управляющим линиям пуска и останова конкретный сигнал выбора кристалла от дешифратора адреса. ОЗУ обычно проверяется путем выполнения первоначальной последовательности операций записи, в результате чего во всех ячейках ОЗУ будет храниться известный двоичный набор. Операции записи контролируют линии шины адреса, подключенные к ОЗУ, и линии шины управления, разрешающие работу микросхемы. Убедившись в функционировании этих линий, можно выполнить последовательность операций чтения, которые контролируют линии подключения шины данных и проверяемого ОЗУ. Любые сигналы используемые в качестве сигналов пуска и остнова сигнатурного анализатора, должны опираться на результаты предыдущих тестов, контролирующих систему по частям. Режим свободного счета проверяет системное ядро, а работоспособное ядро обеспечивает подлежащие проверке сигналы. В большинстве случаев успешный контроль свободного счета свидетельствует о правильном функционировании самого микропроцессора.

Ограничения сигнатурного анализатора

Сигнатурный анализатор регистрирует только те события, которые синхронны с сигналом синхронизации, используемым для получения сигнатур от узлов системы. Микропроцессор является синхронным конечным автоматом, и при сигнатурном анализе проверяется большинство его частей. Однако некоторые события происходят асинхронно с системной синхронизацией, и их нельзя проконтролировать с помощью сигнатурного анализа. Последовательная линия связи в стандарте RS232C обычно работает асинхронно с системной синхронизацией, что препятствует применению сигнатурного анализа. В этом случае на вход синхронизации анализатора можно подать сигнал синхронизации универсального асинхронного приемопередатчика и получить сигнатуры последовательной линии связи. Однако компьютер необходимо запрограммировать на выдачу в линию периодического сигнала, чтобы в тесте участвовала известная периодическая двоичная последовательность.

Характеристики

Список файлов реферата