Порядок виконання практичної роботи.

1. Ознайомитись з теоретичними відомостями.

2. Для комбінаційної схеми з додатку А, згідно варіанта, отримати у викладача дві точки для яких необхідно побудувати тестову послідовність.

3. Окремо для кожної точки ("константний 0" та "константну 1") побудувати тестові послідовності за допомогою методу PODEM.

4. Проаналізувати отримані результати та зробити висновки про повноту отриманого тесту та ефективність методу для великих комбінаційних схем.

Питання для самоконтролю.

1. Які основні відмінності методу PODEM від -алгоритму?

2. Який алфавіт використовується в методі PODEM?

3. Які основні етапи пошуку тестів за допомогою методу PODEM?

4. Для схем якого типу ефективність методу найбільша?

Практична робота №7 Використання сигнатурних аналізаторів при тестуванні цифрових пристроїв.

Мета: Ознайомитись з основними принципами та набути навиків в тестуванні цифрових пристроїв із застосуванням сигнатурних аналізаторів.

Теоретичні відомості

В основі сигнатурного аналізу лежить стиск інформації, який перетворює двійкову послідовності будь-якої довжини у визначеному вузлі схеми в сигнатуру з чотирьох шістнадцяткових цифр, яка однозначно характеризує цей вузол. Його застосування для діагностування основане на тому принципі, що справний цифровий пристрій при періодичному збудженні одного і того ж входу буде завжди видавати однаковий вихідний сигнал, що перетворюється в сигнатуру. Якщо ж цей періодичний вихідний сигнал відрізняється від еталонного, то пристрій несправний.

Апаратна реалізація.

Сигнатурний аналізатор (СА) містить у собі, як правило, 16-розрядний зсувний регістр, на вхід якого надходять дані про логічний стан виводу цифрового друкованого, вузла, який перевіряється.

Регістр містить зворотні зв'язки, як вказано на рис. 7.1. Сигнали з 7, 9, 12 і 15-го розрядів регістра сумуються за модулем два з послідовністю вхідних сигналів. При надходженні кожного синхронізуючого імпульсу двійкові коди, записані в регістрі, зсуваються на один розряд вліво. Такий спосіб перетворення кодів носить назву способу поліноміальної кодової генерації. Схема, зображена на рис. 7.1, називається 16-розрядним сигнатурним генератором полінома .

Двійковий код, що утвориться в регістрі після подачі на його вхід деякої кодової послідовності, називається сигнатурою цієї кодової послідовності. Латинські букви, застосовувані для зображення цифр, що перевищують 9, обрані виходячи зі зручності представлення їх семисегментним цифровим індикатором.

В табл.. 7.1 показаний процес формування сигнатури 17-розрядної кодової послідовності 10111111101100011. Коли всі 17 біт вхідної послідовності перетворяться в 16-розрядний код, записаний в регістрі 0111110100110000 (такт 17), відбувається його перетворення в 16-ткову форму 7Н30. Дуже важливо, що розрядність сигнатурного коду не залежить від довжини вхідної послідовності.

В цілому, зсувний регістр може нараховувати 2¹⁶ (65536) різних станів.

Період часу контролю обмежується сигналами «Старт — Стоп». Для всіх виводів контактів друкованого вузла, що перевіряються, він повинний залишатися незмінним і синхронним. Це означає, що при перевірці кожного виводу, об'єкт діагностування і сигнатурний аналізатор повинні встановлюватися в початковий стан, а моменти початку і закінчення надходження даних в аналізатор для всіх виводів повинні бути ідентичними стосовно початку відліку. Хоч для утворення істинної сигнатури досить одноразової тестової послідовності, пошук несправностей зручніше здійснювати в циклічному режимі роботи.

Всі дані повинні бути строго синхронізовані тактуючими імпульсами і протягом фронту синхронізації повинні залишатися незмінними.

"Старт-стопні" сигнали також повинні синхронізуватися, а запуск і зупинка можуть здійснюватися як по додатному, так і по від’ємному перепадах. Точки зняття сигналу синхронізації і стартостопних сигналів в процесі перевірок повинні залишатися незмінними. Тоді процес отримання сигнатур для різних виводів мікросхем зводиться до почергового під’єднання цих виводів до входу аналізаторів.

Рис. 7.1. Структура сигнатурного аналізатора.

Таблиця 7.1. Приклад формування сигнатури.

Номер пакету	Вміст розрядів																Вхід	Вхідний сигнал
	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0
2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1
3	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1
4	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1
5	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1
6	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	1
7	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1
8	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	1
9	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0
10	0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1
11	0	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1	1
12	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1	1	0
13	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1	1	0	0
14	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1	1	0	0	0
15	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1	1	0	0	0	1
16	1	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1	1	0	0	0	0	1
17	0	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1	1	0	0	0	0

7 Н 3 0

На рис. 7.2 представлена часова діаграма формування двійкової послідовності на вході сигнатурного аналізатора.

Рис. 7.2. Часова діаграма і вхідна послідовність сигнатурного аналізатора.

Під’єднання і від’єднання потоку даних відбувається по додатному перепаді "старт-стопних" сигналів, а зняття даних — по від’ємному перепаду синхронізуючих імпульсів. В результаті на вхід сигнатурного аналізатора надійде послідовність двійкових даних 11101000010. Найбільш зручними моментами синхронізації знімання інформації в пристроях із шинною структурою є моменти, в яких сигнали на шинах даних і адресних шинах стійкі. Варто звернути увагу, що в розглянутому прикладі всі зміни логічних станів контрольованої схеми відбуваються в моменти додатних перепадів, а зняття даних — в момент від’ємних перепадів синхронізуючих імпульсів.

Сигнатурні аналізатори повинні стійко працювати при перевірці пристроїв, що містять цифрові інтегральні схеми у третьому (високоімпедансному) стані. З цією метою на вході аналізатора встановлюються два компаратори, налагоджені на рівні логічного нуля і логічної одиниці. Якщо в результаті перемикання в високоімпедансний стан на виході виявиться проміжкова напруга (менше рівня логічної одиниці, але більше рівня логічного нуля), то на вході в аналізатор повторюються дані, що відповідають попередньому логічному стану (одиничному чи нульовому), як це показано на рис. 7.3.

Проміжний рівень напруги V_R ≈ 1,4 В відповідає напрузі на виході, що знаходиться у високоімпедансному стані при навантаженні на опір R ≈ 50 кОм. Перехідні процеси викликані наявністю паразитних ємностей. На рис.7.3 показано також, що вузькі імпульси перешкод, що не перекривають фронти синхронізації, не впливають на результат перетворення.

Рис.7.3. Формування сигнатури для елементів з високоімпедансним станом.