Методы и инструментальные средства тестирования.

Стр 1 из 14Следующая ⇒

Повышение тестируемости МПС можно достигнуть либо путем встраивания в нее диагностического процессора, либо модификацией МПС в контролепригодную (контролепригодное проектирование). При этом необходимо придерживаться следующих правил.

1. Стремиться к увеличению управляемости и наблюдаемости МПС путем введения на стадии разработки дополнительных логических элементов (рис.79), организации дополнительных внешних входов и выходов, использования механических разрывателей внутренних связей (сокетов, перемычек, тумблеров и т.д.).

2. Обеспечивать разрывы петель " обратной связи".

3. Особое внимание уделять генератору тактовых импульсов.

4. Цифровые и аналоговые узлы располагать физически изолированно.

5. Избегать использования монтажного " ИЛИ" или " И" (или хотя бы обеспечивать малый коэффициент объединения по входу или выходу).

6. Многоразрядные счетчики должны иметь возможность разделения.

7. Избегать совместного применения ИС и БИС с разными пороговыми уровнями напряжений.

8. Обеспечивать возможность выключения резерва.

9. Все неиспользуемые входы логических элементов подключать через резистор к соответствующим шинам питания или земли.

10. Вводить в МПС контролирующую индикацию и схемные тест-программы (контроль четности и др.).

При отсутствии доступа к магистрали тестирование можно осуществить через контроллер ПДП системы или другие устройства ввода-вывода.

Наиболее трудно обнаруживаемы случайные неисправности, поэтому необходимо при отладке использовать методы перевода их в постоянные.

1. Метод " калиброванного кулака" - система подвергается легким механическим воздействиям, в результате чего неисправность либо исчезает (короткое замыкание металлической пылью), либо переходит в постоянную (окончательное разрушение контакта).

2. Изменение питающего напряжения.

3. Изменение частоты синхронизации.

4. Метод двойного счета (контроля) - простое повторение диагностической процедуры.

Для тестирования БИС необходимо знание ее организации, без которого невозможно осуществить диагностику. Так, для запоминающих устройств произвольной выборки характерны следующие особенности: содержимое не фиксировано, они энергозависимы, возможна динамическая организация (период регенерации обычно составляет 2 мс) и др. Перечислим некоторые методы проверки ЗУ: последовательная запись и считывание; метод шахматного кода; метод диагонали; метод обращения по прямому и дополняющему адресу; метод " бегущей 1 (0)"; попарное считывание; метод сдвигаемой диагонали, и др.

Целенаправленная проверка предполагает умение правильно выбрать инструментальные средства и подход к проверке - дерево поиска (последовательность поиска неисправностей). МПС следует рассматривать как ядро (состоящее из МП, магистрали и ее адаптера, схем синхронизации и сброса, линий питания), которое окружено периферией (ОЗУ, ПЗУ, прочие БИС). Для проведения основных проверок ядро должно исправно функционировать.

При проверке ядра используют метод " свободного счета". Для этого путем блокирования периферийных БИС устанавливают на магистрали любую команду, не включающую в себя передачу управления (например, " нет операций" ); в результате МП переходит в режим последовательного опроса адреса. Таким образом, проверяются схемы синхронизации, шины адреса на обрыв и замыкания. Меняя команды так, чтобы на ШД присутствовала только одна логическая " 1" (или " 0" ), можно проверить исправность ШД и ШУ.


Рис.80	Рис.81

Для локализации короткого замыкания на шинах, в фильтрующих конденсаторах без разрезания секций целесообразно применять метод цифрового вольтметра, суть которого пояснена на рис.80, либо воспользоваться бесконтактным индикатором тока, который укажет путь тока через " замыкающее" звено.

Можно рекомендовать следующую последовательность процедур в " дереве поиска неисправностей".

1. Проверка питающих напряжений и линий питания на короткое замыкание.

2. Проверка линий синхронизации.

3. Проверка в режиме " свободного счета" шин сброса, готовности, ША, ШД, магистральных усилителей.

4. Проверка работы МП на выполнение системы команд в укороченном варианте (исполнение в принципе).

5. Проверка ОЗУ и ПЗУ системы.

6. Проверка периферийных БИС. Для этого необходимо иметь средства индикации незамкнутых информационных концов портов, интерфейсов, АЦП, ЦАП и др.

При отладке необходимо учитывать следующие рекомендации.

1. Подозревать МП в неисправной МПС следует в последнюю очередь.

2. Использование разъемов снижает достоверность результатов.

3. Целесообразно прежде всего обращаться к тем компонентам, которые можно легко проверить и заменить.

4. Желательно провести предварительный внешний осмотр электрических соединений и контактов и промыть их.

В целом результаты отладки в значительной степени зависят от предыдущего опыта разработчика.

Проверка корректности программ (на соответствие внешним спецификациям) осуществляется тестированием путем ввода различных исходных данных и сравнения результатов функционирования с эталонными значениями. Для начального тестирования используют два способа: пошаговый режим и трассировку программ.

В пошаговом режиме программа выполняется по одной команде или по одному циклу команды за один раз с последующим анализом содержимого программно-доступных регистров и ЗУ. Данный способ весьма трудоемок, но является сильным средством отладки программы.

При трассировке программы отладчик выполняет команду за командой, а также регистрирует последовательность исполняемых операторов и содержимое регистров МП (то есть создает трассу). Поиск ошибок ведется посредством анализа трассы программы.

Отдельные отлаженные участки программы проверяются затем с помощью установки в них контрольных точек, прерывающих исполнение программы для передачи управления отладчику с последующим анализом результатов ее работы. Предусматриваются различные условия прерывания (по завершении команды, при чтении или записи данных в ЗУ и др.).

Отлаженная с помощью кросс-системы программа загружается посредством программатора в перепрограммируемое ПЗУ (ППЗУ) для дальнейшей отладки совместно с АС МПС с помощью логических и сигнатурных анализаторов, макетных систем с внутрисхемными эмуляторами, которые подключаются к разработанной системе вместо МП через разъем (сокет) для моделирования его работы. Пример макетной системы, позволяющей диагностировать " обрамление" с помощью заведомо годной МП, реализуя любой программный тест, приведен на рисунке 82.

Рис.82

Список литературы

1. Пузанков Д.В., Александров Е.К., Грушвицкий Р.И., Куприянов М.С., и др. Микропроцессорные системы. С.-П.: Политехника, 2002. 935 c.

2. Кузин А.В., Жаворонков М.А. Микропроцессорная техника. М.: ИЦ " Академия", 2004. 304 c.

3. Костров Б.В., Ручкин В.Н. Микропроцессорные системы. Учебное пособие. М.: ТЕХБУК, 2005. 208 c.

4. Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К. Основы микропроцессорной техники. Курс лекций. М.: ИНТУИТ. РУ, 2003. 440 c.

5. Баев Б.П. Микропроцессорные системы бытовой техники. М.: Горячая Линия -Телеком, 2005. 480 c.

6. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения. М.: ДМК-пресс, 2004. 272 c.

7. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине " Микропроцессоры в конструкции и технологии ЭВС" / Авт.-сост. В.Н.Невзоров. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2008.

8. Вершинин О.Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 208 с.

9. Микропроцессоры. В 3-х книгах. М.: Высшая школа, 1986.

10. Рафикузаман М. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем. В 2-х книгах. М.: Мир, 1988.

11. Джонс Д.К. Методы проектирования. М.: Мир, 1986. 328 с.

12. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры: инженерные решения. М.: Радио и связь, 1986. 264 с.

13. Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. М.: Радио и связь, 1981.

14. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. М.: Радио и связь, 1997. 336 c.

15. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных схем (справочник). В 2-х томах. М.: Радио и связь, 1988.

16. Сташин В.В, Урусов А.В., Мологонцева А.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат, 1990. 224 с.

17. Корячко В.П. Микропроцессоры и микроЭВМ в радиоэлектронных средствах. М.: Высшая школа, 1990. 408 с.

18. Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для ПК типа IBM PC. М.: ЭКОМ, 2000. 224 c.

19. Коффрон Д. Технические средства микропроцессорных систем. М.: Мир, 1983. 344 с.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒