Проектирование сигнатурного анализатора (стр. 3 из 5)
Рис. 3. Простой сигнатурный анализатор
Остаток, сформированный в регистре сдвига, при восприятии сигнала останова индецируется как “сигнатура” проверяемого узла. Отметим, что информация индицируется в стандартном 16-ричном формате, а не в специальном формате фирмы Hewlett-Packard. Наличие однозначного соответствия между обоими форматами, к которому легко привыкнуть, устраняет этот недостаток.
Секция анализа простого сигнатурного анализатора.
Рис. 4. Секция анализа простого сигнатурного анализатора
На рис. 4. Показана секция формирования сигнатур простого сигнатурного анализатора.
До начала работы прибора оператор вручную сбрасывает систему, при этом устанавливается начальное состояние схемыуправления, а 16-разрядный регистр сдвига переводится в нулевое состояние. После сброса сигнал пуска разрешает прохождение сигнала синхронизации в регистр сдвига, который синхронно сдвигает данные до появления сигнала останова. Светодиод в схеме управления показывает, что прибор формирует сигнатуру. Во время процесса формирования сигнатуры индикаторы сигнатуры находят ся в погашеном состоянии.
Линия входных данных подается на триггер Шмитта для предотвращения ложного срабатывания схемы.
Схема управления выполнена на двух RS- триггерах, трех 2-х входовых элементах И-НЕ и двух инверторах. Сигналом сброса схема управления запрещает прохождения сигнала синхронизации на сдвиговые регистры и подготавливается к приему сигнала пуска. После прихода сигнала пуска, схема управления начинает пропускать сигналы синхронизации на сдвиговые регистры и подготавливается к приему сигнала останова. После прихода сигнала останова, снова блокируется прохождение сигналов синхронизации на сдвиговый регистр, при этом на индикаторах отображается информация полученная в сдвиговом регистре.
Схема индикации сигнатуры зафиксированной в анализаторе.
Схема индикации сигнатуры, зарегистрированной в анализаторе, приведена на рис. 5. Секция индикатора и анализатора работают асинхронно. Выходы регистра сдвига после завершения формирования сигнатуры подаются на дешифраторы. Выходы каждого дешифратора подаются на соответствующие элементы индикации (семисегментный индикатор).
Рис. 5. Секция индикации простого сигнатурного анализатора
Данные индицируются в стандартном 16-ричном формате, причем цифра 6 имеет “хвостик”, позволяющий отличить ее от малой буквыb.
Описанный анализатор относительно прост, но является вполне работоспособным прибором и стоит примерно в 10 раз дешевле анализаторов, выпускаемых промышленностью.
Описание элементной базы используемой для создания простого сигнатурного анализатора.
Для реализации схемы приведенной на рис. 4, 5 использовались интегральные микросхемы ТТЛ серии КР1533, так же микросхемы серии КР514 и полупроводниковые идикаторы.
Далее приводится перечень используемых микросхем и их обозначения на схемах.
| Название микросхемы | Функциональное назначение | Обозначения на схемах |
| КР1533ТЛ2 | Шесть триггеров Шмитта-инверторов | DD1 |
КР1533ЛП5 | Четыре двухвходовых логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ | DD2, DD8 |
| КР1533ЛН1 | Шесть логических элементов НЕ | DD3 |
| КР1533ТР2 | Четыре RS-триггера | DD4 |
| КР1533ЛА3 | Четыре логических элемента 2И-НЕ | DD5 |
КР1533ИР8 | Восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательной загрузкой и араллель- ной выгрузкой | DD6, DD7 |
КР514ИД4 | Дешифратор семисегментного индикатора с отображением 16 различных знаков | DD9, DD10, DD11, DD12 |
| АЛС304А | Полупроводниковый семисегментный индикатор с общим катодом | HG1, HG2, HG3, HG4 |
Тестирование в режиме свободного счета с использованием сигнатурного анализатора.
Системное ядро. Режим свободного счета.
Для поддержания работоспособности системы не должно быть отказов в некоторых ее компонентах. Эти важнейшие компоненты в совокупности называются системным ядром, и в него обычно входят ЦП, системный генератор синхронизации, шина управления и шина адреса.
Цифровой компьютер можно рассматривать как ядро, окруженное периферийными схемами, и ядро должно работать, чтобы можно было проверить остальные компоненты системы. К счастью, системное ядро проверяется довольно просто, если в системе предусмотрены средства, которые позволяют разорвать шину данных и ввести команду в ЦП. Обычно в ЦП вводится какая-нибудь разновидность холостой команды, например NOP или MOV A,A. После этого системное ядро можно перевести в режим СВОБОДНОГО СЧЕТА.
ЦП осуществляет операцию считывания из памяти для выборки следующей команды. Она всегда интерпретируется как команда NOP, что заставляет процессор перейти к следующему адресу памяти и произвести еще одну операцию считывания. ЦП вынужден считывать команду “нет операции” из каждой ячейки памяти, в результате чего на шине адреса формируются все возможные двоичные коды. При просмотре сигналов в каждой линии шины адреса можно установить факт ее отказа, проявляющийся в замыкании на землю или на питание, в обрыве линии или в замыкании на другую линию шины адреса.
Если по линиям шины адреса передаются правильные сигналы, можно считать, что системное ядро функционирует. Отказ в системном генераторе синхронизации или неисправная линия шины управления почти наверняка не дадут правильной работы в режиме свободного счета. Тест свободного счета обеспечивает простой метод тестирования некоторых важных компонентов в микропроцессорной системе и применим к любому микропроцессору. Режим свободного счета имеет большое значение для сигнатурного анализа.
Использование сигнатурного анализатора в режиме свободного счета.
Сигнатурный анализатор можно использовать для проверки ядра системы, образуя сигнатуры узлов в режиме свободного счета.
При проведении любого теста с применением сигнатурного анализатора необходимо решить, какие сигналы от проверяемой системы следует использовать в качестве сигналов пуска, останова и синхронизации. В промышленных сигнатурных анализаторах зонд для касания узла имеет логический пробник, который дает визуальную индикацию активности. Конечно, индикатор пробника не дает возможности определить природу действий в узле, но он показывает наличие или отсутствие сигналов в проверяемом узле.
Предположим, что исследуется система с 8-битным микропроцессором, имеющим 16-битную шину адреса. В цикле свободного счета на шине адреса возникают все двоичные наборы, которые циклически повторяются. Благодаря периодичности такой тип активности идеально подходит для сигнатурного анализа. На старшей линии A15 шины адреса действует низкий уровень для одной половины всех адресов и высокий для другой половины. Следовательно, между соседними нарастающими фронтами сигнала на линии A15находится один полный цикл шины адреса. Сигнал с этой линии можно использовать как сигналы пуска и останова анализатора. Первый из них осуществляет запуск, а второй - останов. Остаток, образованный в регистре сдвига между этими событиями, подается на индикатор в качестве сигнатуры проверяемого узла. В режиме свободного счета все команды осуществляют считывание из памяти, и сигналы для анализатора можно взять с линии READ. Анализатор настраивается на нарастающие фронты входов пуска, останова и синхронизации, поэтому данные синхронно проходят через регистр сдвига по заднему фронту сигнала READ в течении одного полного цикла шины адреса. Необходимы подключения показаны на рис. 6.
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 Vcc. 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 Vcc 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 Vcc 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 Vcc, может оказаться что из-за отказа он закорочен на шину питания Vcc. Однако иногда и от исправных узлов получается такая же сигнатура, как и характеристическая сигнатура Vcc. 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.