Реферати українською » Радиоэлектроника » Розробка контролю та засобами визначення типу логічних інтегральних мікросхем методом сигнатурного аналізу


Реферат Розробка контролю та засобами визначення типу логічних інтегральних мікросхем методом сигнатурного аналізу

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Зміст:

 

1. Запровадження ..................................................................................... 3

2. Постановка завдання ..................................................................... 5

2.1. Призначення системи .......................................................... 5

2.2. Аналіз вихідної проектної ситуації ............................ 5

2.3. Перелік основних функцій, які підлягають реалізації. 7

2.4. Основні технічні параметри .................................. 9

2.5. Вимоги до персонального комп'ютера і банківської системи ... 9

2.6. Вимоги до інтерфейсу користувача ......................... 9

3. Проектування структури системи ...................................... 11

3.1. Опис структури системи .......................................... 11

4. Вибір технічних і програмних засобів реалізації .... 18

4.1. Вибір елементної бази .................................................... 18

4.2. Вибір програмних засобів ........................................... 25

5. Опис принципових схем ............................................. 27

5.1. Опис складу принципових схем у порівнянні з відповідними структурними схемами вузлів ........ 27

6. Проектування алгоритму функціонування системи ..... 47

6.1. Метод сигнатурного аналізу ............................................ 47

6.2. Опис алгоритму функціонування системи ......... 49

6.3. Розподіл адресного простору LPT-порта ....... 50

6.4. Опис підпрограм ..................................................... 53

7. Опис конструкції системи ............................................... 59

8. Інструкція по експлуатації .................................................... 60

9. Економічна частина ................................................................. 61

10. Питання охорони праці та техніки безпеки .................. 65

11. Укладання ............................................................................... 75

12. Література ................................................................................ 76

13. Додатка .............................................................................. 77


1.    Запровадження

Заводи й українські підприємства, випускають радіодеталі (і зокрема - мікросхеми), після виготовлення, але до відправки готової своєї продукції склад, піддають їх контролю на працездатність, і навіть відповідність технічних умов і параметрами ГОСТ’а. Проте, радіодеталі, навіть минулі ВТК на заводе-изготовителе, мають певний відсоток відмови від процесі транспортування, монтажу чи експлуатації, наслідком чого стане у себе додаткові витрати робочого дня і коштів на їх виявлення заміна (причому багато часу займає саме виявлення несправних деталей).

Особливо 100% справність комплектуючих деталей при складанні відповідальних вузлів управляючих систем, коли несправність якоюсь однією деталі може викликати у себе вихід із ладу інших деталей, вузлів, а можливо, і лише комплексу загалом.

Задля більшої цілковитої певності щодо працездатності тій чи іншій радіодеталі, необхідно перевіряти в справність безпосередньо перед складанням вузла чи вироби (“вхідний контроль” на заводах та підприємствах, котрі займаються виробництвом радіоелектронних пристроїв). Якщо більшість радіодеталей можна перевірити звичайним омметром (як, наприклад, резисторы чи діоди), то тут для перевірки інтегральної мікросхеми (ІМС) потрібно набагато більший асортимент устаткування.

У цьому плані хорошу допомогу міг би надати пристрій, що дозволяє оперативно перевіряти працездатність ІМС, із можливістю перевірки як нових (підготовлених для монтажу), і вже демонтованих із плати мікросхем. Дуже зручна перевірка мікросхем, котрим конструктивно на платі вироби передбачені колодки. Це дає можливості виробляти досить швидку перевірку радіодеталі, звівши ризик її з експлуатації до мінімуму, що у цьому випадку повністю виключається її нагрівання й різні механічні ушкодження при монтаже/демонтаже.

Існують певні методи маркування радіодеталей, які від стандартних (приміром, у разі, якщо їх випуск і складання готових виробів виготовляють тому ж заводі; і використовується скорочена чи колірна маркірування). Не винятком є і мікросхеми, що дуже утрудняє визначення їх типу. Таке маркірування обумовлена спрощенням (як наслідок, здешевленням) технологічного процесу виробництва радіодеталей. І тут визначення можливе з допомогою тієї самої устрою, функції якого було зведено до визначенню типу мікросхеми методом сигнатурного аналізу.

Нині на заводах та підприємствах досить широкого розповсюдження набули персональні IBM-совместимые комп'ютери. Оскільки завдання тестування й універсального визначення типу методом сигнатурного аналізу мікросхем вимагає наявності інтелектуального устрою до виконання алгоритму тестування та фінансової бази даних, що містить інформацію з мікросхемах, доцільно проектувати саме приставку до комп'ютера, подключаемую через зовнішній порт, а чи не окреме самостійне пристрій. Це пов'язано з наявністю в стандартному комплекті IBM-совместимого комп'ютера багатьох компонент, необхідні вирішення даної задачі (мікропроцесора, що є основою комп'ютера; жорсткого диска, покликаного забезпечити зберігання інформації; зовнішніх портів вводу-виводу - послідовних COM1, COM2 і паралельного LPT; клавіатури і дисплея - для введення та виведення інформації відповідно).


2.         Постановка завдання.

2.1. Призначення системи.

Метою згаданої роботи є підставою розробка щодо недорогого устрою, подключаемого до IBM-совместимому комп'ютера, покликаного забезпечити тестування та засобами визначення типу методом сигнатурного аналізу мікросхем ТТЛ (серії К155, К555, К531, К1531) і КМОП (серії К176, К561, К1561) логіки, яке дозволяє випускати перевірку всіх статичних режимів роботи цих ІМС.

Перевірка виробляється так:

До порту принтера (LPT) комп'ютера у вигляді кабелю підключається пристрій. У копил, виведену з його корпус, вставляється испытуемая мікросхема. На комп'ютері запускається програма підтримки. Вона управляє видачею сигналів до порту, які у своє чергу надходять на входи мікросхеми. Далі програма зчитує дані з виходів мікросхеми, аналізує лічені дані, звіряючи його з табличными, і виводить на дисплей результат тестування. При визначенні типу ІМС виробляється перебір всіх відомих для тестування комбінацій (виконується сигнатурный аналіз), після чого здійснюється аналіз які поступили даних, і висновок результатів на екран.

2.2. Аналіз вихідної проектної ситуації.

Найчастіше перевірка мікросхем (наприклад, в радиомастерских), у зв'язку з відсутністю широкодоступных і недорогих пристроїв такого класу, здійснюється за працездатності тієї чи іншої вироби шляхом пайки чи вставления в панель ІМС на плату даного вироби. Цей процес відбувається займає час і не може бути показником повної справності мікросхеми (приміром, коли мікросхема справна лише частково).

Як показав пошук у Вищій технічній літературі, і навіть у світовій комп'ютерну мережу InterNet, нині нашій країні немає серійних аналогів подібного устрою, що дозволяє робити перевірку статичних режимів роботи різних логічних мікросхем, хоча заводах, які виробляють їх випуск, застосовуються поодинокі екземпляри подібних пристроїв. Вони досить обмежений спектр застосування, оскільки призначені для перевірки вузького низки радіоелектронних приладів (обумовленого що випускаються типами мікросхем).

Приміром, в 80-ті роки випускався випробувач цифрових інтегральних схем Л2-60, готовий до визначення працездатності логічних інтегральних схем з кількістю висновків до 16 шляхом перевірки виконання логічного функції. Для підключення піддослідних ІМС у різних корпусах до приладу служать адаптери і 2 з'єднувальних устрою, зміна комбінації сигналів виробляється перемикачами, розташованими з його лицьової панелі, зміна типів мікросхем виконується з допомогою перемичок. Основні технічні дані приладу Л2-60:

Максимальне кількість висновків испытуемой мікросхеми - 16

Регулируемое напруга харчування тестируемой мікросхеми - 1...30в

Потребляемый мікросхемою струм - 0...60мА

Тривалість безперервної роботи у робочих умовах - 8 годин

Напруга харчування устрою - мережу ~220в, 50 Гц

Потребляемая від мережі потужність, трохи більше - 20Вт

Як очевидно з описи і характеристик приладу, його функціональні спроби з перевірці сильно обмежені выпускающимся асортиментом мікросхем 80-х. Тривалий процес зміни типу мікросхеми і виставлені вручну комбінації сигналів роблять цей прилад нині морально застарілим.

Асортимент випущених нині мікросхем ТТЛ і КМОП логіки такий високий, що робити пристрій для тестування кожного елемента у окремішності нерентабельно. Тому доцільно, створюючи пристрій, інтегрувати у ньому перевірку великого безлічі елементів, щоб зробити його максимально універсальним.

Дане пристрій можна з успіхом застосовуватися для перевірки комплектуючих мікросхем на заводах, які виробляють їх випуск і складання готових виробів; в організаціях, які виробляють ремонт побутової техніки від, які використовують ці мікросхеми; в аматорською радіоелектроніки.

2.3. Перелік основних функцій, які підлягають реалізації.

Проектируемое пристрій має виконувати 2 основні функції:

а) Тестування мікросхем.

Серія і тип испытуемой мікросхеми відомі. Микросхема вважається справної, якби її контрольовані вхідні і вихідні сигнали відповідають наявних у базі даних (і відповідатиме ТУ) для такого типу протягом певного проміжку часу, званого часом тестування.

б) Визначення типу мікросхем.

Тип испытуемой мікросхеми заздалегідь невідомий, і метою аналізу служить саме визначення типу даної мікросхеми. У цьому користувач повинен зазначити по меншою мірою напруга харчування даної мікросхеми і деякі висновки, куди зробленої.

Під час проектування необхідно врахувати кілька обмежень, що виникають у процесі вироблення:

1) Різноманітне номінальне напруга харчування мікросхем (+5в ТТЛ і +9в КМОП);

2) Різноманітне призначення висновків мікросхеми (вхід, вихід, GND, +Uпит); повинно бути конфліктів у разі визначення типу (під час подачі потенціалів, виділені на входу мікросхеми, їхньому вихід, коли тип мікросхеми заздалегідь невідомий);

3) Обмеження максимально споживаного мікросхемою струму (у разі перевірки несправної мікросхеми);

4) Перетворення ТТЛ-уровней LPT-порта в рівні, придатні тестування мікросхеми (min струми входів, max струми виходів тощо.);

5) Недостатня розрядність LPT-порта для тестування окремих мікросхем логіки;

6) Можливість подачі +9в харчування на мікросхему з номінальним напругою харчування +5в щодо типу ІМС.

Необхідно враховувати можливість установки в панель для тестування несправної мікросхеми, щоб за яких умов недопущення ушкодження устрою, чи тим паче LPT-порта комп'ютера. Захист то можна організувати, вводячи у блок харчування апаратне відключення напруги харчування, якщо струм споживання перевищив максимально допустимі для ІМС параметри. Значення порога відключення бажано встановлювати програмно. Також необхідна гальванічна розв'язка вторинних ланцюгів блоку харчування від мережі змінного струму.


2.4. Основні технічні параметри.

Відповідно до вищезазначеного, сформулюємо основні технічні характеристики проектованого устрою:

Максимальне кількість висновків испытуемой мікросхеми - 32

Логические рівні сигналів - КМОП, ТТЛ.

Номінальне напруга харчування мікросхеми ТТЛ типу - +5в

Номінальне напруга харчування мікросхеми КМОП типу - +9в

Регулируемое напруга харчування испытуемой мікросхеми - +2...+

Крок регулювання напруги харчування - трохи більше 0.05в

Максимально припустимий споживаний мікросхемою струм - ~250мА

Разрядность ЦАП управління напругою - 256

Разрядность ЦАП управління споживаним струмом - 256

Точність виміру споживаного мікросхемою струму - ±1мА

Час 1-го кроку тестування - ~100мкс

Напруга харчування устрою - мережу ~220в, 50 Гц

Максимально споживаний від мережі струм - 0.1А

 

2.5. Вимоги до персонального комп'ютера і операційній системі.

Робота даного устрою необхідний IBM-совместимый персонального комп'ютера з урахуванням процесора 80286 чи вище, що у собі стандартний порт принтера (LPT). Вибір 80286 обумовлений використанням до створення підпрограм тестування команд 286-го процесора (яких були на більш ранніх моделях з урахуванням 8086). Робота програми підтримки устрою необхідна операційна система MS-DOS версії не нижче 3.3.

2.6. Вимоги до інтерфейсу користувача.

Пользовательский інтерфейс - це спілкування між людиною і комп'ютером. На практичному рівнях інтерфейс - це набір прийомів взаємодії з комп'ютером. Користувачі виграють від цього, що знадобиться менше, щоб навчитися використовувати докладання, і потім - до виконання роботи. Грамотно побудований інтерфейс скорочує кількість помилок і сприяє з того що користувач почувається і системи комфортніше. Від цього, зрештою, залежить продуктивність роботи.

Тому користувальницький інтерфейс необхідно проектувати те щоб було забезпечено максимальне зручність користувачам регулярно працюють з даної програмою. Тобто. у програмі мають закладені:

· підказки, дозволяють користувачеві прийняти на ситуації;

· інтерактивна допомогу (можливість виклику із будь-якої місця програми);

· очевидність меню (проста формулювання, ієрархічна структура, логічне відповідність пунктів і підпунктів);

· зокрема можливість використання “гарячих” клавіш;

· екстрений вихід із програми.

Більше докладну інформацію про проектуванні користувальницького інтерфейсу можна знайти у [8], [9].


3.         Проектування структури системи.

3.1. Опис структури системи.

З поставлених технічних умов розробимо структурну схему устрою, виходячи з якою можна буде вести подальше проектування системи.

Загальна структурна схема приведено на мал.1.

Мал.1. Загальна структурна схема.

 

Харчування устрою здійснюється від мережі змінного струму ~220в, обмін даними між пристроєм і комп'ютером здійснюється з допомогою порту принтера LPT. Микросхема вставляється в копил, розташовану на корпусі проектованого устрою.


LPT-порт комп'ютера нормального режимі є паралельний регістр, який має 12 ліній виведення і п'яти ліній на введення [7]. Оскільки мікросхеми мають найрізноманітнішу структуру, то цього замало тестування мікросхем, мають, приміром, 6 входів і 16 виходів (К155ИД3), чи 21 вхід і одну вихід (К155КП1).

Тому необхідно нарощування розрядності LPT-порта шляхом введення вхідних запам'ятовувальних регістрів, вихідних мультиплексоров і дешифратора, управляючого записом в регістри і читанням даних з допомогою мультиплексоров відповідно. Застосування у разі вихідних мультиплексоров, а чи не регістрів, зумовлено спрощенням схеми, і, можливо завдяки статичному характеру сигналів на висновках испытуемой мікросхеми. Оскільки стандартний LPT-порт комп'ютера тримає в виході ТТЛ-уровни, то доцільно вибрати як регістрів і мультиплексоров саме ТТЛ-микросхемы.

Структурна схема устрою представлена на мал.2.

Рис.2. Структурна схема устрою.

Вхідні регістри необхідні запам'ятовування виставлених значень, виділені на подачі на вхід мікросхеми. Вихідні мультиплексори призначені для читання сигналів з виходів мікросхеми. Під час проектування необхідно поступово переорієнтовуватися під 32 розряду (оскільки максимальну кількість висновків мікросхем ТТЛ- і КМОП-логики вбирається у 32). Оскільки число вхідних і вихідних ліній LPT-порта обмежена, та найбільш ефективним та зручним для програмування у разі буде використання 8-місячного вихідних ліній LPT-порта для записи даних в регістри і 4-х вхідних ліній LPT-порта для читання даних із мультиплексоров. Для записи даних знадобляться чотири 8-разрядных регістру, для читання даних - чотири двухвходовых 4-разрядных мультиплексора.

Оскільки вхідні і вихідні лінії розділені (для введення та виведення даних використовуватимуться різні фізичні лінії LPT-порта), то мультиплексори може бути паралельно регістрам (для адресації знадобиться 4-те лінії замість 8-місячного). У цьому керувати вибіркою входів мультиплексоров використовуватиметься один біт LPT-порта виведення (0-ї біт порту 378H).

У блоці харчування аналогічно вхідним буде використано ще три 8-разрядных регістру (2 управління і одну на комутацію, промову про них піде нижче), які зажадають ще 3 адресні лінії.

Отже, для адресації 7-ї регістрів знадобляться 3 додаткові лінії LPT-порта (37AH) виведення (адресуемые з допомогою дешифратора 3x8). І ще одне лінія порту 37AH виведення потребуватимуть керувати записом в регістри.

Оскільки проектоване пристрій призначено як тестування мікросхем ТТЛ, так тестування мікросхем КМОП, то після вхідних запам'ятовувальних регістрів необхідно провести пристрій узгодження по входу (для перетворення вихідних

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація