Средства контроля и диагностики цифровых устройств

lign="justify">  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

Рис. 3.4. Модель приемника цифровой системы  с распознаванием и  

               диагностикой отказов 

  

Система уравнений для оценки состояний  рассматриваемой цифровой системы  имеет вид: 
 
 

                    

                    

                    

         В целом восстановление работоспособности  цифровой системы при появлении  ошибок и отказов сводится  к следующему: 

         - определение (выявление) нарушений  работоспособности цифровой  

            системы; 

          - диагностика блока  цифровой  системы с отказами; 

         - локализация неисправного элемента  блока; 

- восстановление  работоспособности цифровой системы  (замена или    

  ремонт    неисправного элемента); 

- восстановление  потерянной информации из-за отказов. 

4. МЕТОДЫ  КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ЦИФРОВЫХ  СИСТЕМ 

  

4.1. Особенности  современных цифровых систем  как объекта контроля и диагностики 

  

Появление цифровых систем на микропроцессорной  базе, в сочетании со специализированными  БИС, СБИС и МПК привело к серьезной  проблеме обеспечения эффективного обслуживания в местах их эксплуатации. Большинство специалистов, занимающихся  обслуживанием сложных цифровых систем достаточно ясно осознало, что к проблеме контроля и диагностики в условиях эксплуатации нельзя относится как к вопросу второстепенной важности. Поэтому повышение технических и эксплуатационных характеристик сложных цифровых систем на базе БИС, СБИС и МПК неразрывно связано с разработкой новых методов и средств диагностики с необходимостью всестороннего учета и анализа цифровых плат и их составных частей, как объекта контроля и диагностики. 

Особенности контроля и диагностики цифровых плат с БИС и СБИС  характеризуется  следующим [1,24,53]: 

-   широким диапазоном характеристик  БИС и СБИС; 

-   количеством контрольных тестов, которое может достигать  

    несколько  тысяч; 

-   цифровые платы с БИС и СБИС  имеют магистральный принцип  

    организации, что требует обеспечения  обмена данными по 4, 8, 16 -   

    разрядным шинам за один период  тактовой частоты, а также  

    одновременный многоканальный контроль; 

-   магистральные шины в большинстве  БИС  и СБИС имеют    

    двунаправленный   режим работы, поэтому контрольное    

    оборудование должно обеспечивать  переключение с передачи на    

    приём в течение    одного  периода тактовой частоты; 

-  цифровые  платы с БИС и СБИС могут  иметь в интерфейсных схемах  

   несколько двунаправленных каналов  ввода-вывода; 

-  так  как временные характеристики  играют важную роль, то операции  

    контроля должны производится на частоте,  близкой к рабочей    

    частоте  до 10 – 20 МГц. 

Микропроцессорные системы (МПС) также имеют ряд  особенностей, которые не позволяют  использовать традиционное оборудование: 

- описание  схем затруднено, так как их  функции, в MПС реализуются  

  микропрограммами, хранящимися в ПЗУ. Работа этих  схем скрыта в  

  алгоритме программы; 

- аналогичные  трудности возникают в связи  с динамичностью работы  

  MПС, в которых импульсные сигналы обычно действуют в течение  

  нескольких  микросекунд, а затем исчезают. Поэтому нужно знать, не  

  только  где смотреть, но и когда смотреть; 

- параллельная  структура шин, к которым подключено  сразу несколько  

  устройств  по схеме ИЛИ затрудняет обнаружение  источника  

  неисправностей. 

Таким образом, можно указать на общие  особенности цифровых плат на базе БИС, СБИС и МПК, определяющих сложность  их контроля: 

- повышенная  сложность объекта контроля; 

- ограниченный  допуск к контролируемым узлам; 

- шинная  организация; 

- необходимость  контроля в реальном масштабе  времени; 

- микропрограммное  управление МП; 

- неполнота  контроля комплектующих БИС и  СБИС; 

- влияние  на устойчивость функционирования  МПС входных   

  проводимостей  БИС, СБИС и элементов конструкции; 

- высокая  стоимость обнаружения и устранения  дефектов и др. 

На основании  вышеизложенного можно отметить, что в условиях эксплуатации цифровых систем требуется решение следующих  задач контроля и диагностики: 

1. Снижение  себестоимости контрольно-диагностических  работ с       

    целью     минимизации себестоимости  ремонтно-восстановительных     

    работ. 

2. Сбор  и обработка информации об  эксплуатационной надежности  

    цифровых плат и их составных  частей, а также о временных и  

    экономических затратах на поиск и устранение неисправностей. 

С целью  разработки автоматизированного устройства диагностики цифровых плат (АУДЦП) и  создания базы диагностических данных должны быть разработаны: 

-   методика анализа номенклатуры  и технических данных заданных  типов      

  цифровых  плат как объекта контроля  и диагностики для средств    

  диагностики  на основе метода сигнатурного  анализа; 

-   методика анализа статистических  данных подконтрольной  

  эксплуатации  цифровых систем для определения  надежностных    

  характеристик  цифровых плат. 

         По первому направлению необходимо  проведение анализа номенклатуры  и технических данных цифровых  плат и их составных частей, который включает в себя: 

1. Распределение  числа различных по функциональному назначению   

    цифровых плат в цифровой системе; 

2. Число  типонаименований цифровых плат и их размеры: типы, серии и  

     число ИМС, БИС, СБИС и МПК; 

3. Типы  и число разъёмов, число контактов  разъёмов в различных типах   

    цифровых плат; 

4. Рабочие  частоты функционирования узлов  в рассматриваемых    

    цифровых   платах; 

5. Градации  напряжения источников питания  для различных цифровых  

    плат с ИМС, БИС, СБИС и  МПК. 

По второму  направлению необходимо проведение анализа существующей подсистемы ремонтно-восстановительных  работ (РВР), связанных с цифровыми  платами: 

1. Общая  организация, способы и средства  контроля и диагностики,  

    используемые при РВР; 

2. Временные  и стоимостные затраты на проведение  контрольно- 

    диагностических операций для  заданных цифровых плат и ремонтно- 

    восстановительных работ (РВР)  в целом; 

3. Анализ  надёжностных характеристик цифровых плат и их      

    составных   частей по результатам  обобщенного опыта      

    эксплуатации.    

 С  целью определения основных количественных  показателей эксплуатационной надёжности  цифровых плат, учёт которых позволит  снизить реальные трудозатраты  на проведение контрольно-диагностических  операций, необходимо проведение  анализа: 

а)   интенсивности отказов цифровых плат; 

б)  доли отказов отдельных цифровых плат в общем, количестве    

      отказов      аппаратуры; 

в)   среднего времени поиска неисправности; 

г)   наработки на отказ и среднего времени восстановления цифровых  

     плат; 

д) ранжирования цифровых плат по критерию эксплуатационной  

    надежности. 

Таким образом, в создаваемой базе диагностических  данных АУДЦП предусматривается  хранение: 

-         сведений о типах ИМС, БИС,СБИС и МПК и их эталонных сигнатурах, необходимых при их замене и для организации входного контроля; 

-         сведений о проверяемых цифровых  платах и их эталонных сигнатурах  непосредственно на контактах  разъёмов; 

-         сведений о топологический модели  схемы цифровых плат; 

-         алгоритмов для поиска и локализации  места неисправности в цифровых  платах;  

-         сведений о внешних стыковочных  параметрах, необходимых при   настройке и проверке работоспособности   восстановленных цифровых плат  и доведения этих параметров  до норм указанных в технических  условиях.