Метод діагностування логічних схем
Надійність електронної системи під час експлуатації закладається на етапах її розробки і виготовлення. Виявлення при виготовленні дефектів комплектуючих виробів і виробництва, а також дефектів через помилки розробки істотно сприяє підвищенню надійності роботи. В іншому випадку дефекти будуть виявлятися під час експлуатації. В даному випадку поняття «дефект» і «несправність» використовуються для позначення одного і того ж явища з тим лише смисловим відтінком, що під дефектом мається на увазі «вроджена» несправність, т. Е. Несправність, що залишилася в пристрої після його випуску.
Для виявлення дефектів і несправностей ЕОМ і її окремі пристрої піддаються випробуванням - тестування. Тестування становить основу процесів діагностування та профілактичних випробувань.
Випробування цифрових пристроїв можуть бути статичними і динамічними. Статичними називаються випробування, при яких частота тестових впливів на перевіряється пристрій набагато менше частоти реальних впливів при роботі пристрою в складі ЕОМ. Динамічними називаються випробування, при яких частота тестових впливів відповідає робочій частоті пристрою.
Випробування поділяються також на функціональні і параметричні. Функціональними називаються випробування, перевіряючі відповідність пристрою заданим алгоритмом його функціонування. При параметричних випробуваннях контролюється струм, напруга, форма імпульсів, затримка поширення сигналів, тривалість фронту і спаду, тобто функціональні параметри.
Об'єктами тестування можуть бути:
1) довільні логічні схеми, що містяться в ІС, СІС, БІС, НВІС, ТЕЗ;
2) пристрою складові систему;
3) архітектурні властивості;
4) сукупне функціонування всіх пристроїв.
Необхідно розрізняти чотири рівні тестування: довільних логічних схем, пристроїв, архітектурних і системних властивостей.
При обчисленні тестів кожного рівня використовується опис (модель) пристроїв - об'єктів тестування. Будемо розглядати такі рівні опису дискретних пристроїв: схемний; функціональний; алгоритмічний або архітектурний; системний.
Кожен рівень має свою мову опису, а повний опис системи являє собою багаторівневу ієрархічну структуру, яка містить мовні конструкції різних рівнів.
Більшість несправностей, що виникають при експлуатації, є замикання ліній на землю або на лінію напруги харчування, короткі замикання між сигнальними лініями, обриви, відсутність резисторів, пробої транзисторів, низький коефіцієнт посилення або надмірні затримки, причому такі несправності можуть бути поодинокими і кратними. Для обчислення тестів фізичні несправності повинні бути представлені їх логічними моделями. Рівень опису визначає моделі несправностей і методи обчислення тестів.
На рівні логічних вентилів опис моделі об'єкта тестування задається перерахуванням логічних функцій елементів і зв'язків між ними. Використовуються наступні моделі несправностей:
1) константні несправності. Моделюють постійний 0 або 1 на входах або виходах схеми і позначають відповідно константа О (КО) і константа 1 (К1). Позначається відповідно а / 0 і а / 1; або вказується точка (вхід, вихід, контрольне виведення, лінія) позначена буквою або цифрою із зазначенням типу несправності (с / 1, 5/0, L4 / 0).
2) короткі замикання (КЗ). Моделюють короткі замикання між сигнальними провідниками схем. Модель КЗ вимагає введення додаткової схеми.
Несправності константні і КЗ називають також статичними, так як вони виявляються при статичному тестуванні.
Хоча реальні дефекти конструктивних, як правило, не вичерпуються моделями одиночних константних несправностей, більшість систем генерації тестів використовують ці моделі.
Одним з недоліків опису схем на рівні логічних вентилів є їх складність і громіздкість. Цей недолік стає все більш очевидним в міру зростання ступеня інтеграції. Іншим недоліком є те, що часто деталі структури БІС, наприклад мікропроцесорних БІС, не доступні розробникам тестів. Тому використовують більш високий рівень опису пристроїв, в якому в якості елемента опису використовують не вентиль, а функціональна одиниця. Цей рівень опису, званий функціональним (мікроопераціонним або рівнем реєстрових передач), використовує графову модель процесорів (мікропроцесорів) та інших пристроїв. Модель пристрою являє собою граф, вершини якого відповідають регістрів, суматорів, функціональним перетворювачів, інформаційного входу і виходу, а ребра визначають шляхи передачі інформації.