довательности ошибок длиной 16 или менее бит, содержащей хотя бы одну единицу. В этом легко убедиться, рассмотрев работу сдвигающего регистра. Действительно, первая единица, вошедшая в регистр, не успевает выйти из него за 16 тактов формирования сигнатуры, а также не может обратиться в нуль вследствие суммирования с битом, поступающим на сумматор через цепь обрат-ной связи. Следовательно, в последовательности длиной меньше или равной 16 бит все ошибки могут быть выявлены.

При длине последовательности ошибок 17 бит только в одной последовательности из всех возможных (их общее число 2-1) не будет обнаружена ошибка: в той последовательности, у которой первый (слева), восьмой, десятый и тринадцатый биты - единицы. Это объясняется тем, что единицы восьмого, десятого и тринадцатого битов превращаются в нуль после суммирования с единичным битом, поступающим в сумматор из соответствующей цепи обратной связи, а единица первого бита выталкивается из регистра при поступлении на его вход семнадцатого (последнего) бита последовательности ошибок. Следовательно, можно утверждать, что при 16-разрядном регистре для любой длины последовательности вероятность пропуска ошибки всегда меньше, чем 1/(21б 1) т. е. меньше 0,00001626. Иначе говоря, достоверность обнаружения ошибки более 1 -0,00001526=0,9999847 или выше 99,998%.

Изложенное позволяет сделать следующие выводы:

вероятность того, что у двух одинаковых двоичных последовательностей будут одинаковые сигнатуры, равна 1;

вероятность получения одинаковых сигнатур для двух двоичных последовательностей, отличающихся друг от друга только одним битом, равна 0;

вероятность получения одинаковых сигнатур для двух двоичных последовательностей, одна из которых содержит несколько ошибочных бит относительно другой, не превышает 0,00001526.

пуск стоп синхр.

Трех-канальный пробник

Формирователь временньх ворот

Пробник данных

Схема однократного измерения

формирователь тест-последовательности

Формирователь двоичного кода сигнатуры

Генератор сигнала самопроверки

. пуск -стоп -синхр. данные

Таким образом, контроль, основанный на сигнатурном анализе, характеризуется высокой достоверностью.

Структурная схема сигнатурного анализатора. В изображенной на рис. 7.12 схе.ме анализатора выполняются три основные операции: формирование тест-последовательности, формирование сигнатуры и отображение последней.

Тест-последовательность формируется следующим образом. Из испытуемого устройства в анализатор поступают управляющие сигналы. Они передаются через согласующую (переходную) колодку трехканального пробника. Используются сигналы трех видов: тактовые (синхронизирующие) импульсы (рис. 7.13,а), сигнал запуска Пуск (рис. 7.13,6) и сигнал останова Стоп (рис. 7.13,в). Фронт сигнала Пуск подготавливает сдвигающий регистр фор.мирователя двоичного кода сигнатуры к приему тест-последовательности и задает фронт временных ворот, а фронт сигнала Стоп - их срез (рис. 7.13,г). Таким образом, интервал времени, разделяющий фронты сигналов Пуск и Стоп , определяет продолжительность временных ворот.

Полученный стробирующий импульс (временные ворота) и тактовые импульсы подаются иа формирователь тест-последовательности, в который через пробник данных также поступает последовательность данных из испытуемого устройства.

В моменты совпадения фронтов тактовых импульсов- (рис. 7.13,а) с битами данных (рис. 7.13,d) образуются биты тест-последовательности (рис. 7.13,е), причем на ее структуру не влияют никакие изменения данных в интервалах между фронтами тактовых импульсов. Первый бит тест-последовательности возникает при первом совпадении фронта тактового импульса с данными после отпирания временных ворот (рис. 7.13,а-е), а ее по-

Тактовые импульсы

f-\ Сигнал * Пуск

в) ,У

Стоп ,

,\ Временные ворота

<?) Данные

Тест-последо вательность

бита нет

битов нет

следний бит появляется в момент последнего совпадения перед заииравием вррот (рис. 7.13,а-е). Из изложенного следует, что-длину тест-последовательности (число бит в ней) можно регулировать, изменяя интервал времени между сигналами Пуск и Стоп . Существенно заметить, что моменты появления фронтов этих сигналов можно задавать с помощью органов управления, расположенных иа передней панели анализатора.

Тактовые импульсы, вводимые в сигнатурный анализатор из испытуемого устройства, синхронизируют работу всех узлов анализатора. Особо следует подчеркнуть, что эти импульсы служат тактовыми и для сдвигающего регистра (они подаются на вход С формирователя двюичного кода сигнатуры).

Образованная тест-последовательность подводится ко входу D формирователя двоичного кода сигнатуры, а на вход С этого формирователя поступают тактовые импульсы через формирователь временных ворот (см. рис. 7.12). Процедура получения сигнатуры уже была рассмотрена (см. рис. 7.10).

Сформированное двоичное число, определяющее сигнатуру, передается в два блока памяти. Блок памяти 1 хранит число в течение цикла измерения. Оно снимается (без нарушения информации) на отображающее устройство через дешифратор, преобразующий двоичное 16-разрядное число в четырехзначный шест-надцатернчный код - сигнатуру. В блоке памяти 2-2 хранятся результаты формирования сигнатур, полученные за два цикла измерения, следующие один за другим. Числа, соответствующие двум сигнатурам, поступают на два входа компаратора, осуществляющего рравнение чисел. При идентичных сигнатурах в подблоках 2 я 2 реакция компаратора отсутствует. Если сигнатуры не совпадают, то светится надпись нестабильная сигнатура . Это дает возможность обнаружить случайные сбои в работе испытуемого устройства.

Предусмотрен также режим однократного измерения, при котором сигнатура формируется за В|ремя действия одного стробирующего импульса (временных ворот). Это достигается с помощью схемы однократного измерения. Чтобы повторить процедуру формирования, нужно вручную сбросить показание, отображаемое дисплеем.

В анализаторе содержится внутренний генератор, вырабатывающий сигналы, необходимые для самопроверки нормального функционирования анализатора. Как видно из рис. 7.12, на выходе генератора получаются четыре сигнала: первые три соответствуют сигналам, подаваемым на входы трехканального пробника, а четвертый - на вход пробника данных. Этот же генератор используется в качестве источника тест-сигнала для испытания относительно простых (по логике работы) цифровых схем.

Методика контроля и диагностики приборов, содержащих микропроцессор. Возможность применения сигнатурного анализа для контроля и диагностики цифрового устройства создается на стадии проектирования этого устройства. Приборы, схема и конст-

рукция которых долускают подключение сигнатурного анализатора, называют сервисопригодными (это общее название устройств, в которых приняты конструктивные меры, упрощающие обслуживание (В процессе эксплуатации). По отношению к системам с мик-роироцессорами сервисопригодность требует так строить схему, чтобы на этапе сигнатурного анализа можно было осуществить следующее: выделить ядро системы; разорвать цепь местной обратной связи; привести в определенное начальное состояние контролируемые схемы; располагать стабильными тест-последовательностями на интервале, рапном длительности временных ворот; иметь документацию, указыв-ающую образцовые сигнатуры для конкретных точек и сечений схемы.

Ядром микропроцессорной системы называют сочетание микропроцессора и генератора тактовых сигналов. Для проверки ядра необходимо обособить, выделить его и разорвать цепи обратных связей, идущих к ядру. Такими цепями являются шина данных и канал прерывания. Затем выясняют, имеются ли неисправности в ядре. Если анализатор диагностирует неисправность, то локализуют ее источник, используя сигнатурную карту.

Возможны два режима сигнатурного анализа микропроцессорных систем: автоматический и программно-управляемый. Используя первый режим, создают свободный ритм работы микропроцессора, при котором процессор циклически проходит все поле адресов. Это достигается в результате подачи на отключенные входы шины данных команды INCREMENT (Инкремент), которая вызывает приращение на единицу содержимого счетчика команд. После этого микропроцессор вновь обращается ко входу шины данных, и поскольку сохраняется та же команда, то снова увеличивается на единицу число в счетчике команд и т. д. Сигналы пуска и останова получают от адресной шины, используя линию старшего разря/да адреса (Л15), а тактовыми сигналами служат тактовые импульсы на входе микропроцессора. Их функцию могут выполнять тйкже сигналы ЧТЕНИЕ или СИНХР микропроцессора.

В программно-управляющем режиме сигнатурного анализа ис-пользуется стимулирующая программа, хранимая в ПЗУ (в микропроцессорной системе стимул - программа, управляющая работой остальной части системы). Согласно этой программе генерируются сигналы пуска и останова, а также записываются повторяющиеся потоки информации через шину данных для контроля узлов, соединенных с микропроцессором. Хотя осуществление программно-управляемого режима, в отличие от автоматического, требует использования примерно одной двадцатой части объема ПЗУ, этот режим весьма эффективен, так как дает возможность шире вести контроль, охватить большую часть схем испытуемого устройства. Сочетание обоих режимов позволяет сделать контроль еще более полным.

Приведение контролируемых схем в начальное состояние- очень важная операция (ее часто называют инициализа-

дней - от англ. initialization - установка в начальное состояние). Если она не выполнена, то нельзя гарантировать получение одинаковых сигнатур при повторных испытаниях одного и того же исправного изделия.

Полная процедура контроля и диагностики микропроцессорной системы предполагает проведение большого числа разнообразных операций. Она изложена в [17]. Там же содержится общая схема алгоритма проверки системы.

Расширение применимости сигнатурного анализа. Внимательное рассмотрение табл. 2, дающей представление о применимости логических и сигнатурных анализаторов [42], приводит к заключению, что, хотя и полезны оба вида приборов чаще встречаются диагностические ситуации, в которых наиболее эффективен сигнатурный анализ. (В таблице приняты следующие обозначения: знак плюс - возможно применение; знак минус - не применяется; кружок - применение наиболее эффективно.)

Однако, как следует из описания структурной схемы и работы сигнатурного анализатора, для осуществления сигнатурного анализа необходимо предусматривать возможность его использования еще на стадии проектирования устройства, содержащего микропроцессор. Иначе говоря, сигнатурный анализ применим для проверки и диагностики устройств, которые заранее к нему подготовлены и в аппаратурном, и в программном плане. Это, естественно, вносит осложнения в решение задачи контроля. Некоторые устройства вообще не удается приспособить к сигнатурному анализу из-за малой емкости памяти, отводимой для программы, и ограниченного количества узлов аппаратуры. К тому же следует иметь в виду, что многие изделия с. микропроцессорами, для отыскания неисправностей в которых эффективен сигнатурный анализ, были разработаны и изготовлены еще до того, как он получил распространение.

Преодолению указанных трудностей, расширению круга объектов, для которых возможно применение сигнатурного анализа, в определенной мере способствуют приборы, разработанные в последние годы.

Таблица 2

Один из таких приборов - комбинированный логический анализатор. В нем объединены методы анализа логических состояний и сигнатурного анализа. Это позволило, с одной стороны, ускорить процедуру анализа, а с другой - исключить необходимость в схемных дополнениях, специально предусматриваемых для контроля и диагностики аксплуатируемого прибора [37].

Второй прибор-это испытатель микропроцессоров, называемый микропроцессорным тестером и представляющий собой специальный генератор тест-последовательностей. В сочетании с сигнатурным анализатором он позволяет проводить сигнатурный анализ ряда устройств, -в конструкции которых заранее не предусматривалась такая возможность [32]. Испытатель микропроцеооо-ров вырабатывает тест-последовательность, состоящую из нулей и единиц, которая подается на контролируемую плату. Из полученной выходной последовательности битов образуется сигнатура.

Особенность подобных микропроцессорных тестеров заключается в том, что каждая модель прибора рассчитана на работу с микропроцессором определенного -типа. Для осуществления контроля устройства, соде1ржащего микропроцессор, последний снимают с испытуемой платы и устанавливают в разъем, имеющийся на передней панели тестера, а ленточный кабель, выходящий из прибора, подключают к плате, точнее к гнезду, из которого был извлечен .микропроцессор. Во внутренней памяти -микропроцессорного тестера хранится набор- тестовых программ, дающих возможность проверить микропроцессор контролируемого устройства (его систему команд, прерывания), ОЗУ, ПЗУ и т. п.

Появился новый сигнатурный анализатор, с помощью которого можно диагностировать системы с микропроцессорами различных типов, устанавливая соответствующие сменные .модули. Новый вариант сигнатурного анализатора - прибор, называемый сигнатурным верификатором или сигнатурным конт-рольником (верификация - от англ. verification - поверка, проверка, контроль - установление достоверности опытным путем, сравнением с образцом). Он автоматически сопоставляет контролируемую сигнатуру с образцовой. Для хранения набора образцовых сигнатур в сигнатурном верификаторе используется ППЗУ. Если реальная сигнатура в контролируемой точке не совпадает с образцовой сигнатурой данной точки, то прибор выдает сигнал. Таким образом, отпадает необходимость сопоставления полученной сигнатуры с образцовой, содержащейся в таблице или указанной на схеме контролируемого (диагностируемого) устройства. Проводя контроль, оператор вставляет в сигнатурный верификатор модуль ППЗУ, соответствующий испытуемому микропроцессору, и переходит от одной контролируемой точки схемы к другой в определенном поря,дке [49].

Для осуществления эффективной автодиагностики микропроцессорных измерительных приборов в них предусматривают встроенный сигнатурный анализатор, определяющий по программе перед измерениями сигнатуры в контрольных точках.

список ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бедрековский М. А., Кручинкин Н. С, Подолян В. А. Микропроцессоры.- М.: Радио и связь, 1981. -72 с.

2. Березенко Л. И., Корягин Л. Н., Назарьян А. Р. Микропроцессорные комплекты повышенного быстродействия. - М.: Радио и связь, 181.- 168 с.

3. Балакай В. Г., Крюк И. П., Лукьянов Л. М. Интегральные схемы АЦП и ЦАП. - М.: Энергия, Ю78. -256 с.

4. Балашов Е. П., Пузанков Д. В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. - М.: Радио и связь, lasi. - 328 с.

5. Бахтиаров Г. Д., Малинин В. В., Школнн В. П. Аналого-цифровые преобразователи.-М.: Сое. радио, 1980.-280 с.

€. Бериан Б. Программирование на языке ассемблера системы IBM/370. - М.: Мир, 1980.- 640 с.

7. Гейратс В., Толлмен Д. Осциллограф с программным управлением. - Электроника, li980, № 6, с. 27-41.

s. Гордон Д., Надич Г. Локализация неисправностей в микропроцессорных системах при помощи шестнадцатцричных ключевых кодов. - Электроника, 1977, № 5, с. 23-33.

9. гост 26.003-80. Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменам информацией.

10. Гришин Ю. П., Казаринов Ю. М., Катиков В. М. Микропроцессо|ры в ра- диотехничеоких приборах. - М.: Радио и связь, 1982.- 280 с.

11. Гудрич Д. Л. Очень эффективная программа умножения и деления для микропроцессора 8080.-Электроника, li982, № 4] с. 74, 75.

12. Дагостино Т., Тернер М. Р. ЮО-МГц осциллограф с реализацией цифрО'ВОго заиюминания сигналов.- Электроника, ЮвО, № 1 , с. 71-80.

13. ДеСантнс Г. Д. Цифровой мультиметр автономного и системного назначения. - Электропика, 1980, Я 24, с. 41-49.

14. Джефферс Дж. Введение в системный анализ: .применение в экологии.- М.; Мир, 1981. -256 с.

15. Интерфейс для программируемых прибарав в системах автоматизации экс-паримента/П. И. Гореликов, А. Н. Домарацкий, С. Н. Домарацкий и др.; Под ред. Л. С. Оигникова. - М.: Наука, 1981. -262 0.

16. Каган Б. М., Сташин В. В. Микропроцессоры в цифровых системах.-М.: Энергия, 1-979. - 192 с.

17. Кирьянов К. Г., Соловейчик Э. Б. К проектированию РЭА, ориентированной на диагностику сигнатурным анализом. - Техника средств связи. Сер. Радиоизмернтельная техника, 1980, вып. 1, с. 9-80.

18. Клингман Э. Проектирование микропроцессорных систем: Пер. с аигл./Под ред. С. Д. Пашкссва. -М.: Мир, 1980. -569 с.

19. Крузен Г. Р., Биллингхерст Е. М. Микропроцессор и програм.мное управление для универсального ЦВ. - Электроника, 1978, № 12, с. 52-61.

20. Лильят А. Архитектура малых вычислительных систем: Пер. с англ./Под ред. К. В. Песелева. - М.: Мир, 1в81. -186 с.

21. Мейер Л. Программируемый мульти.метр.-Электроника, 1980, № 8, с. 26-35.

22. Микропроцессорные комплекты интегральных схем: Состав и структура: Справочник/В. С. Борисов, А. А.. Васенков, Б. М. Малашевич и др.; Под ред. А. А. Васенкова, В. А. Шахнова. - .Ч.: Радио и связь, 1982.- 192 с.

23. Микро-ЭВМ/Под ред. А. Дирксена: Пер. с а гл./Под ред. В. В. Сташнна. - М,: Энергоиздат, 1982.-328 с. .

24. Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения. - М.: Энергия, 1975.

25. Науман Г., Майлинг В., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники: Пер. с нем./Под ред. А. С. Бондаревокого. - М.: Мир, 1982.-304 с.

26. Нейл М., Гуднер Р. Учет требований ремонта при проектировааии микропроцессорных систем. - Электроника, 1979, № 5, с. 40-49.

27. Остен П., Уотри У., Карин М. Осциллограф' с программным управлением. -Электроника, 1980, № 6, с. 27-41.

28. Пайлер Дж., Гросси Р. БИС для сопряжения приборов со стандартным интерфейсом.- Электроника, li979, № 9, с. 63-71.

29. Пинн К. Внутрисхемные испытаиия с применением сигнатурного анализа. -: Электроника, 1979, № 111, с. 64-70.

30. Подключение аналого-цифрового преобразователя к микропроцессору.- Экспресс-информация. Приборы и элементы автоматики и вычислительной техники, 1982, вып. 25, с. 7-13.

31. Прангишвилн И. В. Микропроцессоры и микро-ЭВМ. - М.: Энергия, 1979.

32. Родес-Бурке Р. Применение сигнатурного анализа для ранее разработанных изделий На основе микропроцессора. - Электроника, 1981, № 4, с. 40-49.

33. Сизмур М., Бруэртон Д. Измеритель уровня высокочастотных сигналов с компенсацией собственных шумов. - Электроника, 1981, Я 23, с. 56-63.

34. Скрупски С. Е. Причины и способы тестцровавия микропроцессоров потребителями.- Электроника, 1978, № 5, с. 25--3i6.

35. Соловейчик И. Е. Дисплеи в системах с ЭВМ. - М.: Сов. радио, 1979.

36. Соучек Б. Микропроцесеоры и микро-ЭВМ: Пер. с англ./Под ред. А. И. Пет-ренко,-М.: Сов. радио, 1979. - 530 с.

37. Спектор И. Комбинированный логический анализатор. - Электроника, 1Q78, № 12, с. 62-68.

38. Тейлор Д. Р. Заказная ИС для ручного мультиметра, обеспечивающая измерение частоты. - Электроника, li982, № 9, с. 38-39.

39. Третье Л., Матик Б. Оптимизация управления ЭЛТ с помощью прозрачного ЗУ. - Электроника, Ю79, № 14, с. 48-52.

40. Уильяме Д. Линейный ЗОчраарядный интегрирующий АЦП. - Электроника, 1980, № 24, с. 55-62.

41. Фарнбах В. Поиск неисправностей в цифровых системах с помощью логических а'нал'изаторов. - Электроника, 1975, № Ю, с. 49-57.

42. Фатеев Б. П., Кирьянов К. Т., Соловейчик Э. В. Методы диагностики современной радиоэлектронной аппаратуры. Сигнатурный анализ. - Техника

средств связи. Сер. Радиоизмерительная техника, 1980, вып. 1, с. 1-8.

43. Фредриксен Т. М. Аналого-цифровой К/МОП^преобразователь для работы с микропроцессорами.--Электроника, il981, № 6, с. 67-78.

44. Фихтер А. Программа микрокомпьютера 8080 для деления 32-ра.зрядных чисел на 16-разрядные. - Электроника, 1980, № 7, с. 77-79.

45. Хазанов Б. И. Интерфейсы измерительных систем. - М.: Энергия, 1979. -

46. Хилбурн Дж., Джулич П. Микро-ЭВМ и микропроцессоры; Пер. с англ./ Под ред. С. Д. Пашкеева. - М.: Мир, 1979.- 464 с.

47. Шерр С. Электронные дисплеи: Пер. с англ.-М.; Мир, 1982. -623 с.

48. Щеголева Л. И., Давыдов А. Ф. Основы вычислительной техники и программирования. - Л. Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1981. -256 с.

49. Камерфорд Р. Внедрение автоматизации в техническое обслуживание сложных систем. - Электршика, 1982, т. 55, Я 7, с. 26-44.

50. Lenk J. D. Handbook of practical microcomputer troubleshooting. - Reston Publishing Company, Inc., Englewood Cliffs. Prentice-Hall, 1979.-389 p.

51. Tocci R. I., Laskowski L. P. A4icroprocessors and microcomputers. Hardware and Software. - Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1979.