Порядок виконання практичної роботи.

1. Ознайомитись з теоретичними відомостями.

2. Для комбінаційної схеми з додатку А, згідно варіанта, отримати у викладача дві точки прояву несправностей.

3. Для трьох моделей схеми (справна, з несправністю "константний 0" та "константну 1") згенерувати 20 вхідних векторів та визначити відповідних 20 значень на виході схеми.

4. Для отриманих трьох послідовностей використовуючи принципи сигнатурного аналізу побудувати відповідні сигнатури.

5. Порівняти отримані сигнатури та зробити висновки про можливість ідентифікації несправностей з використанням сигнатурного аналізатора.

Питання для самоконтролю.

1. В чому полягає суть діагностування з використанням сигнатурного аналізу?

2. Яким чином визначаються біти зворотних зв‘язків?

3. Яка структурна схема сигнатурного аналізатора?

4. Яким чином вибирається поліном?

5. За яким принципом перетворюється вхідна послідовність у шіснадцяткову сигнатуру?

6. Які особливості застосування сигнатурного аналізатора для схем з високоімпендансним станом?

Практична робота №8 Аналіз тестопридатності цифрових схем. Метод camelot.

Мета: Ознайомитись з основними принципами та набути навиків у застосуванні методу CAMELOT при визначенні тестопридатності цифрових схем.

Теоретичні відомості

Нетестопридатний пристрій - це не той пристрій, який не можна перевірити, а той:

1) який тестується неприйнятно довгим тестом (зростає час тестування);

2) для якого час генерації тесту завеликий та (або) складний алгоритм побудови тесту;

3) у якого якість тесту неприйнятно низька (особливо для ВІС, НВІС через поганий доступ до внутрішніх точок та обмежене число входів - погіршується керованість і можливість спостереження).

Тобто схему або не можливо адекватно протестувати, або якщо і можна, то з великими часовими витратами на тестування та побудову тесту.

Пристрій є тестопридатним, якщо він може бути протестований тестом завданої довжини та якості, при використанні мінімального додаткового устаткування та без зміни функцій і параметрів вихідного пристрою.

Загальноприйнята стратегія знаходження тестових наборів схеми зводиться до вирішення двох задач:

1) Для того, щоб протестувати схему, що перевіряється, необхідно на її входи подати набір тестуючих векторів. Кожний з векторів необхідно транспортувати через область А (рис. 8.1). Для цього необхідно встановити фіксовані значення вузлів схеми в області А(рис. 8.1) шляхом подачі на первинні входи відповідного вхідного набору.

Простота вирішення цієї задачі для кожного вузла визначає його керованість.

Керованість - здатність управляти логічними станами внутрішніх вузлів схеми від первинних входів до первинних виходів.

2) Реакцію на тест необхідно транспортувати до первинних виходів через область В (рис. 8.1). Це забезпечується встановленням фіксованих значень вузлів області В з використанням вже визначених та ще невизначених станів первинних входів.

Простота вирішення цієї задачі для кожного вузла визначає його спостереженність.

Спостереженність - здатність спостерігати логічні стани внутрішніх вузлів схеми на зовнішніх виходах схеми.

Таким чином, тестопридатність цифрового пристрою - функція значень його керованості і спостереженості.

Інтуїтивно зрозуміло, що поліпшення тестопридатності зводиться до поліпшення керованості і спостереженності.

Рис. 8.1. Місце підсхеми що тестується в цифровому пристрої

Методи аналізу тестопридатності

Існує два шляхи кількісної оцінки тестопридатності схеми, які можуть використовуватися до генерації тесту і оцінки його якості – підрахункові та алгоритмічні методи.

1. Підрахункові методи. В них виявляються характеристичні особливості, які або погіршують, або покращують тестопридатність. Приклад такої особливості (характеристики) - відсутність простих засобів встановлення схеми в початковий стан. Кожній характеристиці відповідає показник, що відображає ступінь впливу цієї характеристики на тестопридатність.

Недолік:

- підрахункові методи дають грубу оцінку;

Переваги:

- методи легко реалізуються без використання ЕОМ;

- дозволяють оцінити вплив на тестопридатність пристрою різних конструктивно-технологічних рішень на завершальному етапі розробки (розбиття на складові частини, розташування контактних роз'ємів);

- основна перевага полягає в тому, що вони дозволяють відрізнити тестопридатний пристрою від іншого, менш тестопридатного. Це можна зробити, використовуючи перелік вимог до тестопридатності навіть без наявності показників характеристичних особливостей.

Вимоги:

1) виключати логічну надмірність;

2) фізично розділяти аналогову і цифрову схеми;

3) розбивати схеми на невеликі підсхеми для зменшення витрат на генерацію тестів;

4) уникати використання асинхронних логічних схем;

5) забезпечувати простоту початкової установки елементів пам'яті; і таке інше.

2. Алгоритмічні методи реалізуються програмно і дозволяють одержати оцінки тестопридатності шляхом аналізу топологічного опису схеми.

Перевага:

- вони дають можливість оцінювати тестопридатність кожного схемного вузла, що дозволяє будувати перетини схеми по рівню тестопридатності, що представляються у формі гістограми.

Недолік:

- показники, що обраховуються, призначаються для порівняльного аналізу тестопридатності вузлів даної схеми. Вони не забезпечують можливість вірного порівняння тестопридатності різних схем.

Аналіз тестопридатності за методом CAMELOT

Визначення керованості.

Керованість ( - controlability) може приймати відносне значення від 0 до 1. =1 - має первинний вхід, де можна легко встановити логічні "0" і "1". =0 - має вузол, який не можна встановити ні в один з логічних станів.

Тут вузли - еквіпотенційні лінії, пристрої - елементи схеми.

Практичне значення керованості більшості вузлів знаходиться між двома межами . вузлів в схемі зменшується від первинних входів до первинних виходів.

В загальному випадку, керованість входів пристрою не дорівнює 100%, тому керованість виходів повинна враховувати як здібність до передачі логічних значень через пристрій, так і значення керованості на його входах.

(вихідного вузла) = ( (вхідних вузлів)),

де - середнє арифметичне (входів), - коефіцієнт передачі керованості пристрою. Він є мірою, що характеризує ступінь відмінності здатності генерувати значення "1" від здатності генерувати значення "0". Він залежить тільки від логічної функції, що реалізується пристроєм, і не залежить від місця розташування пристрою в схемі:

,

де - кількість можливих способів встановити логічний 0 на виході пристрою, - кількість можливих способів встановити логічну 1 на виході пристрою.

=1, якщо = (елементи "НІ" та "додавання за модулем 2"). В загальному випадку . та можуть бути отриманими з таблиці істинності. Для пристроїв з декількома виходами, кожному виходу буде відповідати своє значення та в загальному випадку ці значення не будуть однаковими.

На рис. 8.2. наведено приклад обрахунку для логічних елементів "додавання за модулем 2" і "2ТА".

Керованість починає обчислюватись від первинних входів. Вона обраховується для всіх вузлів, що знаходяться на шляху від первинних входів до первинних виходів включно. Наявність зворотних зв‘язків в пристрої ускладнює обрахунок у вузлах всієї схеми. В цьому випадку проблема зводиться до вирішення системи лінійних рівнянь.

Рис. 8.2. Приклад обчислення для елементів "2ТА" і "додавання за модулем 2"

Визначення спостереженності.

Спостереженність ( -observability) може приймати відносне значення від 0 до 1. =1 для первинного виходу, =1 для вузла у вузлі, =0, якщо неможливо забезпечити такі умови, за яких зміна значень у вузлі приводила б до зміни значень на первинному виході. Практично . Спостереженність вузлів схеми зменшується від первинних виходів до первинних входів.

В загальному випадку процес розповсюдження інформації про несправність через пристрій залежить як від можливості активізувати певний вхід, так і від можливості встановити фіксовані значення на певних чи всіх інших входах пристрою, що дозволяє активізувати шлях до визначеного виходу пристрою (функція керованості цих входів). Отже: (на виході)= (на вході) входів активації), де - середнє арифметичне активізуючих входів, - коефіцієнт передавання спостереженності.

- від входу до виходу .

=1, якщо транспортування значення несправності існує завжди, незалежно від стану входів активації.

=0, якщо не існує шляху транспортування несправності між та . Однак в дійсності знаходиться між цими значеннями .

,

де - кількість -кубів, що активізують шлях ; - кількість -кубів, що блокують активізацію шляху .

Для знаходження спостереженності за вище наведеною формулою обчислення починають з певного вузла =1, і це значення передається на первинні виходи схеми, що б на них отримали значення спостереженності вихідного вузла. Цей процес необхідно повторювати для кожного вузла схеми.

Негативною рисою цього методу є те, що він потребує великих витрат часу (обчислення слід повторювати стільки разів, скільки вузлів схеми). При наявності зворотних зв‘язків слід розв‘язувати систему рівнянь. Однак можна використовувати більш простий спосіб, що базується на мультиплікативних властивостях спостереженності.

За умови поєднання пристроїв, як показано на рис. 8.3, формула для обчислення спостереженності буде мати наступний вигляд:

входів активації).

Рис. 8.3. Поєднання пристроїв при обчисленні спостереженності

Визначення тестопридатності.

Проста міра тестопридатності вузла (testability) може бути отримана множенням його та .

На рівні інтуїтивно сприйняття, якщо скажімо = =0.5, то 0.5, так як та незалежні величини і якщо керувати вузлом на "50% складніше" та спостерігати за ним на "50% важче", то в цілому тестопридатність повинна бути меншою 50%.

.

Значення , , в чистому вигляді не використовуються, а використовують від цих значень. Це дозволяє обмежити масштаб абсолютних значень та полегшити інтерпретацію результатів. Далі будуються гістограми для , , .