Глава 2. Диагностика микропроцессорных систем (МПС).

Общая характеристика средств диагностики

Диагностика и контроль МПС осуществляется при комплексной отладке программных и аппаратных средств.

Из аппаратных средств, применяемых при отладке МПС, наиболее мощным является логический анализатор (ЛА), который обеспечивает глубину диагностики с точностью до блока, модуля, платы, а при необходимости – до корпуса. ЛА применяют на этапе разработки, комплексной отладки МПС и анализе причин аварий.

При производственных испытаниях и эксплуатации возникает необходимость обнаруживать неисправность до корпуса. Этой цели служат более простые и дешевые сигнатурные анализаторы (СА).

Наиболее простыми техническими средствами являются тестер логических состояний, стимуляторы логических состояний и бесконтактные индикаторы импульсных токов.

Общая характеристика и методика использования СА

В эксплуатации, когда мало времени на поиск неисправности, а квалификация обслуживающего персонала невысока, ЛА малопригоден. Поэтому требуется прибор, который позволял бы быстро и точно отыскивать вышедший из строя компонент МПС. Таким прибором является СА. Его принцип действия основан на преобразовании «длинных» последовательностей двоичных сигналов в «короткое» двоичное число («короткое»), называемое сигнатурой. Измеряемые «длинные» двоичные последовательности возбуждаются в контрольных точках МПС под действием тестовой (ПЗУ) или рабочей (ОЗУ) программы. Сигнатуры в контрольных точках измеряются на заведомо работоспособной системе и указываются на принципиальной схеме МПС, подобно тому, как на схемах аналоговых устройств указываются осциллограммы и некоторые параметры непрерывных электрических сигналов.

При поиске неисправности в МПС оператору необходимо установить режим тестовой программы и затем, прослеживая сигнатуры в контрольных точках, найти элемент, у которого входные сигнатуры верны, а выходная – нет. Тогда в этом элементе заключена неисправность (или в его выходной цепи).

Для удобства сигнатура представляется в виде четырех шестнадцатеричных чисел которые получаются с помощью семисегментных светодиодных индикаторов.

Точность СА

Существует много способов сжатия двоичных последовательностей в сигнатуры:

1) подсчет числа логических переключений;

2) подсчет числа единиц;

3) получение контрольной суммы по одному из модулей

и т.д.

Анализ показал, что наиболее эффективным является способ, основанный на преобразовании с помощью сдвигового регистра с линейными ОС и сумматором по модулю 2.

Рис.1

Сдвиговый регистр с сумматором по модулю 2 является линейной цифровой схемой, поэтому для нее справедлив принцип суперпозиции: реакция схемы на сумму двух входящих последовательностей (исходной рабочей и последовательности ошибок) равна сумме реакций на каждое из этих воздействий.

В силу наличия нескольких ОС, сумма никогда не будет равна одному из двух ненулевых слагаемых. Входная последовательность не должна быть короткой (не менее чем число разрядов регистра сдвига ), т.е.