Испытуемая плата

В С

/зз-т

л

цифровых каналов

приборных

т

универсальных каша

Рис, 6.9. Коммутатор сигналов МР7776,

Нсль цруробых тот -32

Машрицд универсальных теми-256

Зкран -30

Примерные каналы-

Матрица шалсвоШ

Подключение \ внешних приборов-66

памяти ~32

Синхронизация-4/ Рис. 6.10. Поле кроссировочной памяти МВ7773.

тестовой панели, и содержит в данном случае матрицу с шестью информационными шинами, вместо трех. Остальные 224 канала выполнены в виде универсальных посредством использования переключающих элементов. Однако в данном случае имеется 192 канала аналоговой матрицы, которые могут одновременно использоваться вместе с 224 цифровыми каналами, т. е. можно использовать один и тот же канал как аналоговый и как цифровой. Предусмотрена также секция из 32 независимых цифровых каналов.

Из рис. 6.8 и 6.9 следует, что каждая точка объекта контроля соединяется с одним из входных канале в коммутатора через тестовую панель. Кроссировочное поле тестовой панели обеспечивает соединение любой точки объекта контроля с любым каналом коммутатора. Обозначим множество из п точек объекта контроля через Т => = Ui}; i - 1> 2, п, а множество из q каналов через К = k,-; j - 1,2, q. Посредством кроссировочной панели точка с номером tt может соединяться с каналом ks коммутатора.

На рис. 6.10 показана компоновка кроссировочной панели для , коммутатора МВ7773. Секции подключения внешних измерительных приборов так же, как и секции каналов, коммутирующих внешние приборы (рис. 6.8), включают по 64 контакта. Матрица универсальных каналов имеет 256 точек подключения, а матрица аналоговых каналов - 192 точки. На панели предусмотрен вывод 12 точек, соединенных с измерительными шинами, предусмотрено подключение модуля памяти (32 точки) и четырех каналов синхронизации. Источники тестирующих сигналов могут подключаться к 40 точкам. Имеется также 30 точек для подключения экранирующих проводов и 32 точки для подключения цифрового нуля . Панель является в высшей степени гибким устройством и не налагает каких-либо ограничений на способ подключения приборов, источников питания, измерительных устройств и т. д. Фактически все устройства могут подключаться в любую точку коммутатора.

Глава 7

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСКД

Стоимость программного обеспечения АСКД составляет все болыпую^часть от общих затрат на проектирование и изготовление и превышает 70-80 % их общей стоимости. Большая тудоемкость подготовки программ диагностирования может сделать применение АСКД неэффективным. Поэтому главной задачей является создание условий, обеспечивающих минимум трудозатрат пользователя по разработке программ при подготовке испытаний каждого нового типа узлов на печатных платах [53; 69].

1. СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Проблемная ориентация АСКД определяет структуру программного обеспечения. Однако существуют характеристики программного обеспечения АСКД, независимые от класса объектов диагностирования [47]. Независимость структуры программного обеспечения обусловлена тем, что при всем разнообразии конкретных проверок и объектов диагностирования решаемые задачи аналогичны.

Весь комплекс программ образует систему программного обеспечения АСКД. Программное обеспечение включает операционную систему и рабочие программы.

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА

В операционную систему входят управляющие программы и система программирования.

Основным назначением операционной системы (ОС) АСКД является обеспечение простого способа оформления задания на про-

Рис. 7.1. Управляющие программы операционной системы.

цесс диагностирования; обеспечение равномерной загрузки оборудования; оптимальное использование всех ресурсов АСКД-

Основу ОС составляют управляющие программы (рис. 7.1), осуществляющие управление базой данных; файлами; периферийными устройствами; рабочими пограммами. -

Программы управления базой данных осуществляют организацию базы данных; обновление базы данных; статистическую обработку.

Программы управления файлами осуществляют организацию файлов и их перемещение. Под файлом понимается некоторый набор данных, хранящихся под одним именем. Файлы могут содержать тестовые программы, перечни данных, сведения о дефектах и т. д. Обращение к каждому файлу организуется по имени файла, затем файл целиком переходит в оперативную память ЭВМ. Файл может быть создан, стерт, переслан, скопирован по усмотрению пользователя.

В ОС предусмотрены специальные средства, освобождающие центральный процессор от непосредственной связи с медленно действующими устройствами ввсда-вывода. Сообщения между этими устройствами и центральным процессором передаются через диски, управляемые независимо от выполняемой текущей программы. Такие действия, как распечатка данных, вывод на перфолен-

ту или магнитную ленту могут выполняться одновременно с решением основных задач.

Все блоки связи и управления периферийными устройствами выполняются в виде отдельных сегментов ОС. Специфические особенности, присущие каждому периферийному устройству, учитываются автоматически, позволяя Программисту обращаться к файлам и устройствам одинаковым способом.

СИСТЕМА ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Система программирования (рис. 7.2) включает средства подготовки программ; средства отладки и контроля.

Средства подготовки диагностических программ содержат языки программирования и трансляторы; программы моделирования; программы обучения системы по исправному ПУ.

Для подготовки диагностических программ в современных АСКД используются специализированные языки программирования высокого и низкого уровней, а также многоуровневые. Языки высокого уровня ориентированы на функциональный контроль, языки низкого уровня - на внутрисхемный поэлементный контроль и диагностирование. Многоуровневые языки программирования являются универсальными и обеспечивают как функциональную, так и поэлементную проверку.

При трансляции диагностических программ производится их синтаксический контроль, и в случае обнаружения ошибок исходные тексты программ подвергаются редактированию.

Программы моделирования (рис. 7.3) осуществляют моделирование узлов РЭА, а также моделирование тестирующих воздействий.

Система программирования

Рис. 7.2. Система программирования АСКД.

Средства подготовки программ

Программы моделирования

Языки программирования

Высокого уровня

Программы I обучения

Низкого уровня

Многоуровневые

Функционально ориентированные

Поэлементно ориентированные

В программах моделирования узлов РЭА используются модели ЭРЭ и описания соединений между компонентами. Модели ЭРЭ либо хранятся в библиотеке стандартных ЭРЭ, либо подготавливаются пользователем в виде описания на одном из специализированных языков. Как правило, библиотека моделей ЭРЭ может пополняться в процессе эксплуатации системы. Программы моделирования ПУ РЭА содержат специальные подпрограммы, осуществляющие ранжирование моделей ЭРЭ, т. е. определение порядка их запуска в моделирующей программе.

Программы моделирования

Программная модель ОКД

Ранжирование элементов

Описание соединений

Модели ЭРЭ

Г

Библиотека стандартных ЭРЭ

Оп/сание ЭРЭ

Рис. 7.3. Программы моделирования процесса диагностирования.

Подготовка программ генерации тестирующих воздействий может осуществляться либо вручную, либо автоматически путем моделирования случайных или регулярных последовательностей тестовых сигналов.

Программы отладки и контроля (рис. 7.2) служат для окончательной отладки подготовленных диагностических программ. В процессе отладки определяются ошибки, которые не были обнаружены при трансляции. К таким ошибкам можно отнести ошибки программирования: неправильно указан номинал измеряемого параметра, не учтено время задержки измерения, а также методические ошибки: не. учтена последовательность проверки ЭРЭ, неправильно задана последовательность входных и выходных сигналов для интегральной схемы. Отлаживается программа на эталонном узле РЭА. Отлаженная программа заносится- в библиотеку рабочих программ, откуда она может быть загружена в оперативную память АСКД для непосредственного выполнения.

РАБОЧИЕ ПРОГРАММА

Рабочие программы контроля и диагностирования являются наиболее специфической частью программного обеспечения АСКД (рис. 7.4). Они обеспечивают функциональную и внутрисхемную проверку ПУ РЭА. Программы функционального контроля ори* ентированы на обнаружение дефектного ПУ, а программы функционального диагностирования - на локализацию обнаруженного дефекта. Программы внутрисхемного контроля и диагностирования

Программы контроля и диагностирования

Функциональный контроль и диагностирование

Внутрисхемный контроль и диагностирование

Диагностирование

Контроль

Локализация дефекта

Контроль топологии

Поэлементное диагностирование

Обнаружение дефекта

Проверка обрыво

Проверка КЗ

Статическая

Динамическая ( J

т

Рис. 7.4. Программы контроля и диагностирования.

Проверка j аналоговых ЭРЭ|

Пров.ерка ЦИС

Активация ЭРЭ

Блокировка J обрат ых j связей

Установка начальных условий j

обеспечивают контроль правильности соединений и поэлементное диагностирование аналоговых и цифровых ЭРЭ в . статическом и динамическом режимах.

Генерирование тестирующих воздействий при внутрисхемном контроле и диагностировании происходит в два этапа. .

На первом этапе устанавливаются начальные условия, обеспечивающие разделение аналоговых ЭРЭ. Установка начальных ус ловий для цифровых ЭРЭ заключается в формировании постоянных логических уровней на некоторых управляющих входах, а также в начальной установке всех элементов памяти.

При необходимости постоянные логические уровни устанавли* ваются с целью блокирования действий обратных связей.

На втором этапе происходит активизация моделируемых ЭРЭ программой, формирующей тестирующие воздействия. Для аналоговых ЭРЭ генерируются изменяющиеся во времени аналоговые

сигналы соответствующей формы. Для цифровых ЭРЭ генерируются требуемые временные последовательности логических уровней.

Следует подчеркнуть, что в отличие от программ функционального контроля, ориентированных на проверку всего ПУ в целом, программы внутрисхемного поэлементного контроля и диагностирования ориентированы на независимую проверку каждого из компонентов. Поэтому они оказываются, как правило, намного проще соответствующих программ функционального контроля и диагностирования.

2. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ ВНУТРИСХЕМНОГО КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Для эффективной организации процесса внутрисхемного диагностирования необходимо иметь формализованное представление элементов гибридного печатного узла. Однако существующие языки высокого уровня не приспособлены для формализации описания ЭРЭ

В настоящее время наиболее разработаны языки формального описания цифровых схем. Большинство из них имеют сложные правила синтаксиса, вследствие чего процесс описания схем доступен лицш специалистам, имеющим определенную квалификацию1 в об-, ласти программирования. Некоторые языки требуют знания логических характеристик описываемых элементов или знания функционального описания схемы [61]. Для разработчиков были созданы специализированные языки описания дискретных устройств [11; 15].

Язык описания логических схем ЯЗ - М [15] не требует какой-либо доработки готовой схемы и использует только сведения, содержащиеся в графическом описании ее элементов. Однако описание межсоединений элементов является громоздким и трудно формализуемым. Для применения языка [11] необходимо контролируемое дискретное устройство представлять в простом базисе (на уровне элементов И, ИЛИ, И - НЕ, ИЛИ - НЕ). Однако для дискретных устройств, построенных на ЦИС повышенной степени интеграции, указанные требования приводят к громоздкому описанию схемы. Кроме того, требуется все нелогические элементы схемы представлять их логическими эквивалентами, что исключает возможность установления конкретных дефектов нелогических и аналоговых компонентов. Разработан язык символьного кодирования испытаний микросхем СКИМ-1 , предназначенный для составления рабочих программ контроля статических и динамических характеристик ЦИС [22].

В последние годы в нашей стране и за рубежом создан ряд специализированных языков, ориентированных на поэлементный контроль и диагностирование гибридных ПУ РЭА: ЯПД-1 [55],

ЯПД-2 [91, СТ-13 [41], BTL [46], МЕМТЕСТ [45], ИНСАЙТ [59?, ИНТАКТ [66], MPS [5] и др.

Все перечисленные языки поэлементного внутрисхемного диагностирования удовлетворяют следующим требованиям: близость к существующим стандартам технической документации; возможность описания нелогических и логических компонентов малой и повышенной степени интеграции без замены компонентов эквивалентной схемой; простота описания межкомпонентных соединений; возможность описания алгоритмов диагностирования гибридных печатных узлов; независимость от типа диагностируемого печатного узла; возможность расширения списка диагностируемых ЭРЭ и изменения значений параметров тестовых воздействий.

В качестве примера рассмотрим структурные особенности не* которых языков, ориентированных на внутрисхемное диагностирование гибридных узлов РЭА.

ЯЗЫК ИНСАЙТ [3]

. Главным критерием его создания было стремление иметь язык который был бы независимым от типа проверяемой схемы. В отличие от языков функционального контроля ИНСАЙТ позволяет привязать большинство команд к проверяемому элементу, вместо тогэ чтобы задавать точные режимы и конфигурацию измерительной цепи.

Программа на ИНСАЙТ записывается в виде отдельных нумеруемых строчек, называемых командными предписаниями. Например, командное предписание для проверки сопротивления резистора R 25, имеет структуру, приведенную ниже:

(№ строки) (Глагол) [Идентификатор] [Пределы] [Точки] (Терминатор) 120 RES R25 120К,%5 (12,15,G8) :

Из этой записи виден основной формат строки. Строка означает, что необходимо измерить значения параметров резистора R25 о номинальным значением сопротивления 120 кОм и допуском 5 %. Двоеточие означает признак окончания строки. Номер строки используется для указания каждой строки программы. Каждое предписание содержит командный глагол - определенную операцию, которую должна выполнять система. Глаголы разделяются на две категории: для измерения параметров элементов и для управления системой. Глагол RES в рассмотренном примере указывает на необходимость измерения резистора. Глаголы управления системой могут управлять включением различных устройств.

Особенностью глаголов первой категории является то, что они определяют не только тип измерительной цепи, но и устанавливают некоторый стандартный режим измерения элементов. Например, по стандартным условиям для проверки диода требуется прямой ток 10 мА, а для проверки некоторого конкретного диода £>25

необходим tokJ0,5 А. Изменение стандарного режима программируется введением в данной строке после двоеточия дополнительного командного предписания с глаголом управления системой. Например, запись 150DIODE D25 S, ON, (36, 37) : SET PSU1 0,5 А: означает, что проверяется кремниевый (S) диод во включенном (ON) состоянии. Глагол SET устанавливает источник PSU1 на рабочий ток 0,5 А, отменяя установленный ранее стандартный рейтам. В конце строки следует терминатор перевода каретки на новую строку, который переводит систему в режим измерения. Для однозначного определения элементов служит их идентификатор. Р25 и R25 являются идентификаторами диода и резистора, имеющих по принципиальной схеме номер 25.

Пример фрагмента программы хорошо иллюстрирует возможности языка ИНСАЙТ [3]-

Поряд- а . Значения а Точки подклю--

коеый М Fmeoji Идентификатор допуски чения

ПО IND L3 100UH. %3 (49, 136, G98,

97, 103)

120 CAP С56 50UF, (29; 54)

100UF

130 DIODE D963 S, ON (20, 90)

140 TRANSIST TR34 G, N, OFF (36, 43, 54)

150 ZENER ZD1 3,9V, %6 (22, 45)

160 TRACK (1:150, -36)

Программа предусматривает проверку индуктивности L3 с номинальным значением 100 мкГн и допуском 3 %; емкости С56 в пределах 50-100 мкФ; кремниевого диода D963 в открытом состоянии; германиевого транзистора типа N в закрытом состоянии и кремниевого диода ZD1.

Предписание с глаголом TRACK предусматривает проверку всех точек от 1 до 150, за исключением точки 36, на отсутствие коротких замыканий.

Язык ИНСАЙТ содержит также возможность проверки логических схем комбинационного типа посредством применения командного глагола TRUTH (истинность). Так, например, предписание 210 TRUTH Н (1-12, 23) L (17-21, 26) # Н (41, 31-33) L (43, 44) означает, что логическая схема проверяется подачей на точки 1-12 и 23 высокого (Н) логического уровня, а наточки 17-21 и26 - низкого (L) логического уровня. После знака ф следует указание выходных точек, на которых ожидаются, соответственно, высокий И низкий логические уровни напряжений. Имеется команда АНАЛИЗ (А), посредством которой значения логических уровней выводятся на печатающее устройство.

Рассмотрим программу проверки простейшего транзистора каскада, схема которого представлена на рис. 7.5, а.

Оператор с номером 10 означает, что необходимо контролиро-: вать схему типа А. Схема содержит транзистор 77? 1, кремниевый (S) типа (N), подключенный, соответственно, коллектором, базой и эмиттером к точкам 8, 6 и 9. Оператор 2010 указывает на необхо-

Рве. 7.5. Примеры проверяемых схем: а = типового транзисторного каскада; б = простой логической схемы.

димость проверки этого транзистора в открытом состоянии (ON). Следующий оператор указывает на необходимость проверки этого же транзистора в закрытом состоянии (OFF). Такая возможность сокращенной записи облегчает программирование.

На рис. 7 5, б показана простейшая логическая комбинационная схема. Программа ее проверки содержит логические операторы TRUTH. Оператор с номером 1 указывает, что следует произвести проверку № 123 схемы типа 4567 по программе 1-5/75. Оператор с номером 3 устанавливает значение напряжения источника питания PSUV 5 В и ограничивает ток до 0,3 А. Оператор с номером 5 задает напряжение 5 В с погрешностью 2 % между точками питания 17 и 10 интегральных микросхем и устанавливает логический вид проверки.

1 REF 123 $ BOARD TYPE 4567 PROG 1SS 1-5/75 3 SET PSU V 5V 0 3 A

5 DC 5V % 2 (17,10): SET MEA. TYPE LOGIC

7 IF NO GO THEN OUTPUT POWER SUPPLY FAULT

ABOUT PROG : END

10 TRUTH H (1, 2, 3, 4) # H (103) L (101, 102) 20 TRUTH H (1, 2, 3, 4) # H (101, 102) L (103) 30 TRUTH H (1). # H (101)