Реферат на тему
ВИКОРИСТАННЯ ВБУДОВАНИХ ЗАСОБІВ КОНТРОЛЮ
Виконав студент
групи
Хоружий М.
Прийняв:
Ст. в. Кудрявцев О.Т.
Львів-2005
Програми самоконтролю
Збільшення складності систем зажадало включити в них програми самоконтролю або діагностики. Їх можна або помістити в початковій області системного ПЗУ, що перебуває в адресному просторі пам'яті, там, куди переходить програмний лічильник при включенні живлення, або вмонтувати в схемну плату як окреме ПЗУ, що підключається замість першого системного ПЗУ й перехід до якого здійснюється при скиданні вручну (мал. 3.1).
Основний недолік реалізації тест-пзу, що підключається в схему замість звичайного робочого ПЗУ, полягають у тім, що тест-пзу, звичайно ж, не зможе перевірити замінне їм системне ПЗУ. Якщо відомо, що в системі є відмова, а вага тести проходять успішно, найбільш імовірним підозрюваним компонентом стає системне ПЗУ, що замінено діагностичним тест-пзу. Після цього системне ПЗУ необхідно перевірити шляхом заміни мікросхеми.
У тест-пзу зберігаються тест контрольної суми ПЗУ, тест шахівниці ЗУПВ і тести ВВ для конкретної системи. Різні тест-програми можна ініціювати по станах входів тест-порту. Такий тест-порт може бути одним з робочих портів системи, від якого від'єднується зовнішній пристрій, а замість нього підключається пульт з набором перемикачів. Тести ВВ звичайно являють собою прості програми, що здійснюють, наприклад, посилку у вихідний порт набору відомих прямокутних сигналів або видачу сигналів двійкового лічильника, якщо до тест-порту підключені індикатори. Тест-пзу може містити й тест-програми сигнатурного аналізу, що розглядається в гл. 7.
Чи існує відмова в дійсності?
Складність систем збільшується в міру появи нових мікросхем і застосування в системах більше зробленого й потужного програмного забезпечення. У складних системах користувач найчастіше може викликати гадану помилку через відсутність досвіду роботи, натискаючи, наприклад, кнопку, сприйняття якої в програмному забезпеченні не було передбачено. Щоб успішно користуватися системними засобами, оператор мікрокомп'ютера загального призначення повинен знати не тільки застосовувану мову програмування, але й наявну операційну систему. Помилки користувача часто порозуміваються незнанням формату й синтаксису викликів різних програм операційної системи. Помилка в спробі виклику програми операційної системи часто приводить до індикації повідомлення про помилку, прийнятого недосвідченим користувачем за відмову.
Коли підозрюється відмова, часто багато інформації про систему можна одержати, не знімаючи кришок устаткування. У більшості систем є які-небудь клавіші для уведення н індикатори, які можна використати для уведення даних і спостереження реакцій на індикаторах. Якщо, наприклад, всі індикатори погашені, варто підозрювати несправність тумблера включення мережі, обрыв у шнурі харчування або несправність у блоці харчування. Якщо ж не працює один із сегментів в 7-сегментному індикаторі, відмова, імовірно, виник у самому індикаторі або в схемі формувача. Спостереження навіть за найпростішими індикаторами може стати ключем до визначення найбільш імовірного місця відмови. Дослідник повинен завжди користуватися всіма убудованими тест-програмами, наприклад тестами при включенні харчування або діагностичних програм, які поставляються із системою й ініціюються внутрішнім перемикачем.
Дуже ймовірно, що «ретельний огляд» не покаже причину відмови, н дослідникові прийде глибше розбиратися в системі. На жаль, багато хто в цій ситуації додержуються правила: «якщо щось несправне, треба подивитися опис системи». Такий, у принципі, поганий, але широко розповсюджений підхід для мікропроцесорних систем має ще менше змісту, чим для звичайних цифрових систем. В описі звичайно є цілий набір тестових процедур, спеціальні перемикачі, перемички й індикатори, які тільки й чекають, щоб ними скористалися. Персонал повинен познайомитися з усіма цими засобами до виникнення в системі яких-небудь відмов н випробувати тест-програми на справній системі, щоб знати можливі реакції. Всі мікросхеми схожі один на одного, і дослідник повинен довідатися з опису системи по керівництву користувача, де перебувають такі найважливіші компоненти, як мікропроцесор, ЗУПВ, ПЗУ, ВВ, дешифратори адреси, генератор синхронізації й контролер переривань.
Доцільно насамперед звернутися до тих компонентам, які можна перевірити й замінити відносно легко. Прості компоненти відмовляють із такою же ймовірністю, як і складні; прикладом може служити блок харчування. Це самий ненадійний елемент будь-якого виробу й у той же час найбільше перевіря просто. Вихід напруги за припустимі межі може викликати хаотичне поводження системи, тому перевірка насамперед рівнів напруги заощадить багато часу.
Корисно зробити й зовнішній огляд. Брудні друковані плати й кабельні з'єднання викликають у системі надмірний шум (звичайно низькочастотний). Ці дефекти звичайно можна виявити зовнішнім оглядом або дотиком. Доцільно з відомою обережністю здійснити перевірку, називану дивним терміном «калібрований куркуль», при якій виробляється легке постукування по механічних вузлах системи, щоб виявилися згадані вище дефекти. Механічний вплив на схемну плату шляхом її перекручування й згинання часто допомагає виявити поганий контакт у крайовому розніманні, нещільно вставлені в панельки мікросхеми й розірвані друковані провідники. Більшість таких відмов швидко усувається; наприклад, крайові рознімання очищаються гумкою, що стирає. Звичайно, користуватися описаними прийомами потрібно обережно, інакше вони самі можуть створити в системі відмова.
Рекомендується вести журнал перевірок системи, у якому вказуються характер відмови і його причина. У випадку повторення відмови по журналі швидко встановлюється його причина. Ведення журналу особливо корисно, коли експлуатуються кілька аналогічних систем, у яких звичайно виникають ті самі відмови.
Термін служби інтегральних схем
У будь-якій мікропроцесорній системі є безліч інтегральних схем (ИС) — від простих елементів до таких складних більших інтегральних схем (БІС), як мікропроцесор. Загалом, відмови інтегральних схем виникають по декількох відомих причинах і локалізуються в тих секціях, які підключені до «зовнішнього миру»; саме вони найбільше піддані електричним ; навантаженням і розсіюють найбільшу потужність. Інтегральна схема виробляється на підприємстві й здобувається виготовлювачем виробу, що вставляє її в друковану плату, а сама плата встановлюється у виріб. Виріб поставляється замовникові й залишається в нього на весь термін служби. Нема чого й говорити, що термін служби деяких ИС виявляється досить коротким .
Без спеціального застереження ІС поставляються з перед-прийняття тільки з вибірковим контролем, тобто з виробничої лінії для контролю беруться окремі зразки. Якщо відсоток браку не перевищує припустимого, доставляється вся партія.
Приблизно 2 % ИС, що поставляють замовникам, ви являються дефектними. Вхідний контроль ИС на спеціальному тестері оцінюється приблизно в 4 пенси за штуку, але, коли ИС установлена в друковану плату, витрати на пошук відмови й ремонт зростають приблизно до 40 пенсів за штуку. Коли ж дефектна мікросхема на друкованій платі потрапила в кінцевий виріб, наведені витрати па пошук несправності й ремонт підскакують до 2 фунтів стерлінгів. Заміна дефектної ИС в умовах експлуатації обходиться ще дорожче - приблизно 40 фунтів стерлінгів.
Загалом, витрати на пошук несправної ИС збільшуються приблизно в 10 разів на кожному етапі від її придбання до експлуатації виробу. Очевидно, економічні міркування настійно вимагають виявлення дефектних компонентів якомога раніше. Багато виготовлювачів систем не роблять вхідний контроль компонентів і покладаються на довгострокові випробування виробу. Вони здійснюються на рівні друкованих плат і полягають у тривалій роботі устаткування, часто при підвищеній температурі для прискорення прояву відмов компонентів.
Крива інтенсивності відмов ИС нагадує «поперечний переріз ванни». Відразу після випуску на ІС впливають багато причин, що приводять до відмов, серед яких укажемо погану герметизацію корпуса, ненадійні зовнішні з'єднання, чутливість до кодових комбінацій при підвищеній температурі й ін. Період приробляння в 100 год. звичайно викликає відмови в критичних мікросхемах, які могли пройти всі первісні перевірки. Якщо ИС «виживає» перші 100 год. свого терміну служби, протягом наступних восьми років імовірність її відмови мала. Постійні електричні навантаження протягом терміну служби збільшують імовірність відмови, що пояснює «загинання» нагору кривої інтенсивності відмов. Перевантаження, навіть короткочасне, прискорює процес «старіння»; прикладом служать відмови через часте репрограмування СППЗУ,
Інтегральна схема являє собою корпус, у якому розміщений кристал кремнію. З'єднання між висновками корпуса й контактних площадок на кристалі виконуються золотими провідниками за допомогою ультразвукового зварювання. Найбільш імовірна відмова в ИС - це розрив провідника, викликаний або механічна вібрація, або надмірним струмом. Вплив такої відмови на схему, у якій перебуває несправна ИС, залежить від того, є з'єднання, що відмовило, вхідним або вихідним. вхідне з'єднання, що відмовило, блокує поширення сигналу, і його можна виявити, тільки відзначаючи відсутність впливу зміни вхідного сигналу на якийсь вихід мікросхеми. вихідне з'єднання, Що Відмовило, у випадку Ттл-схем проявляє себе як невизначений логічний рівень із напругою близько 1,5 У.
Ще три види відмов виникають усередині самої ИС. Вхідний або вихідний висновок може бути закорочен на харчування Усс або на землю; з'являється коротке замикання між двома висновками, але без замикання на Усс або на землю, або виникає відмова у внутрішніх елементах ИС.
Відмова найбільш імовірна при першому включенні виробу на підприємстві, коли відмовити може що завгодно. Типовими відмовами, що з'являються після зборки виробу, є «викиди» припою, закорачивающие друковані провідники, неправильні розміщення мікросхем і погані контакти. Виробу, що відмовили при експлуатації, колись працювали якийсь час; відмови, найпоширеніші у виробництві, звичайно можна усунути за допомогою простих приналежностей.
Тестування навантаженнями
Тестування навантаженнями полягає в тім, щоб установити один з параметрів навколишнього середовища вище нормальних робочих меж і проаналізувати його вплив на схему. Для електронного встаткування застосовуються три види таких випробувань - механічні навантаження, температурні навантаження й електричні навантаження.
Механічне навантаження
Систему можна піддати механічному впливу шляхом постукування, а також згинання або скручування схемних плат. Така перевірка часто застосовується в тих випадках, коли перемежована відмова через крайове рознімання, що окислилася, поганого контакту ИС у панельці або потьмянілому висновку ИС викликає хаотичне поводження системи. Тестування навантаженням покликано тимчасово або поліпшити, або погіршити прояв відмови, що в кожному разі допомагає встановити його причину. Найтонший розрив друкованого провідника, видимий тільки через збільшувальне скло, при скручуванні плати або дає з'єднання, або стає ширше. Скручування й згинання плати змушують відмова з'являтися або зникати, а це є ознакою або розривом друкованого провідника, або наявності в панельці ИС потьмянілого або контакту, що відійшов.
Потьмянілі контакти легко очищаються таким відомим засобом, як промивання та розчинником, що не спричиняє шкоди матеріалу плати і комплектуючих, наприклад, технічний спирт. Олівцева стираюча гумка знищить вам позолочене або посріблене покриття на контактах, тому використовувати її треба обережно.
Звичайно, застосовувати механічні навантаження треба досить обережно, тому що надмірна ретельність може привести до появи нових відмов. Однак способи «каліброваного куркуля», скручування й згинання плат не відкидаються й при вмілому застосуванні часто можуть указати тип відмови в системі і його можливе місцезнаходження.
Температурне навантаження
Компоненти іноді виходять із ладу через поступове нагрівання при внутрішній відмові, але до деякої температурної межі працюють справно. Система з таким компонентом працездатна доти, поки мікросхема не перегріється. мікросхему, що нагрілася, легко виявити шляхом дотику. Тимчасово перегрів можна усунути, остудивши підозрювану мікросхему за допомогою охолоджуючого пульверизатора. У другому випадку мікросхема може працювати на межі, і невелике підвищення температури частково або повністю виводить її з ладу. Такий режим можна одержати штучно за допомогою фена, підвищивши температуру до появи відмови.
Температурний вплив полягає в зміні температури навколишнього середовища понад звичайні робочі значення, щоб викликати відмову або тимчасово віддалити його. Охолодження за допомогою пульверизатора виявляється більше локальним, тому що потік гарячого повітря від фена набагато ширше. Виявити на платі мікросхему, що працює з підвищеною температурою (набагато гаряче інших), можна шляхом торкання, хоча деякі мікросхеми навіть при нормальній роботі нагріваються сильніше, ніж можна припустити. Мікросхеми одного п того ж типу розсіюють різну потужність через різну робочу частоту, тому порівняння їхніх відносних температур може привести до невірних висновків. Дефектна мікросхема може навіть обпалити пальці, тому стосуватися мікросхем потрібно обережно.
Електричне навантаження
Електричний вплив полягає в зміні напруг, що подаються у систему або для визначення її робочого діапазону, або для локалізації мікросхем, що працюють на межі. Користуватися цим способом треба з великою обережністю, тому що перевантаження може викликати катастрофічні відмови багатьох компонентів. У ретельно спроектованій системі таке випробування не потрібно, тому що в ній на всі мікросхеми подається номинальна напруга в межах допусків, нормованих у специфікаціях. Найбільш імовірною причиною роботи мікросхеми на межі є зниження напруги живлення до нижнього припустимого значення. Необхідно виміряти напругу живлення в працюючій системі й привести її до номіналу.
