Исследование методов проверки работоспособности микросхем памяти радиоэлектронной аппаратуры - Диссертация

В республике предусмотрены проведение модернизации, технического и технологического перевооружения предприятий, широкое внедрение современных гибких технологий. Ставится задача ускорения реализации принятых отраслевых программ модернизации, технического и технологического перевооружения производства [7]. В Постановлении Президента Республики Узбекистан «О мерах по дальнейшему внедрению и развитию современных информационно-коммуникационных технологий» принята «Программа дальнейшего внедрения и развития информационно-коммуникационных технологий в Республике Узбекистан на 2012-2014 годы», в которой большое внимание уделяется развитию инфраструктуры информационно-коммуникационных технологий [5, 6, 27]. Для надежной работы МКСУ необходимо предъявлять высокие требования по надежной работе микросхемы внешней памяти. Для достижения данной цели необходимо было решать следующие задачи: - рассмотреть типы систем управления радиоэлектронной аппаратурой и показать преимущества применения микроконтроллерных систем управления РЭА;Системы управления первого класса строятся на базе одного управляющего устройства, соединенного с объектом управления несколькими каналами связи. Информация о состоянии объекта управления передается в микропроцессорный контроллер через блок нормирующих преобразователей (БН), коммутатор (К) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Нормирующие преобразователи используются в системе для согласования уровней информационных сигналов на выходе объекта управления с уровнями входных сигналов коммутатора. После преобразования цифровой информации о состоянии объекта управления по определенному алгоритму, обычно содержащемуся в памяти МК, вырабатываются управляющие воздействия, которые поступают на вход объекта управления через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и исполнительное устройство (ИУ) [9-11]. Система управления может решать различные задачи: · поддержание на определенном уровне или изменение по определенному закону выходных параметров объекта управления;В микросхеме ОМК на одном кристалле расположен полный набор компонентов микропроцессора: арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистры, память программ, память данных, порты ввода/вывода. Обычно микроконтроллер (МК) исполняет роль процессора и периферийных устройств, может содержать оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Характерной чертой микроконтроллера является то, что вычислительное ядро, запоминающее устройство, содержащее инструкции и данные устройства ввода-вывода, набор встроенных периферийных устройств располагаются на кристалле. В микроконтроллере может использоваться статическая память для ОЗУ и внутренних регистров и встроенная энергозависимая память для хранения программы и данных. Чаше всего микроконтроллеры применяются во встроенных системах управления и контроля.Показано, что системы управления радиоэлектронной аппаратуры делятся на два класса. Системы управления первого класса строятся на базе одного управляющего устройства, соединенного с объектом управления несколькими каналами связи. Установлено, что конечный выбор принципа управления проектируемых микропроцессорных систем зависит от многих взаимосвязанных факторов, важнейшими из которых являются стоимость, надежность, гибкость, способность работать в реальном масштабе времени.Память программ представляет собой постоянную память (ПЗУ), предназначенную для хранения программного кода (команд) и констант. Память данных предназначена для хранения переменных в процессе выполнения программы и представляет собой ОЗУ.С точки зрения пользователей МК следует различать следующие типы энергонезависимой памяти программ: · ПЗУ масочного типа - mask-ROM. Поэтому МК с таким типом памяти программ следует использовать только после достаточно длительной опытной эксплуатации. · ПЗУ, программируемые пользователем, с ультрафиолетовым стиранием - EPROM (Erasable Programmable ROM). Ячейка памяти EPROM представляет собой МОП-транзистор с "плавающим" затвором, заряд на который переносится с управляющего затвора при подаче соответствующих электрических сигналов. Для уменьшения стоимости МК с EPROM его заключают в корпус без окошка (версия EPROM с однократным программированием).Термин "статическое" означает, что содержимое ячеек ОЗУ сохраняется при снижении тактовой частоты МК до сколь угодно малых значений (с целью снижения энергопотребления). Большинство МК имеют такой параметр, как "напряжение хранения информации" - USTANDBY-При снижении напряжения питания ниже минимально допустимого уровня UDDMIN, но выше уровня USTANDBY работа программы МК выполняться не будет, но информация в ОЗУ сохраняется. Уровень напряжения хранения составляет обычно около 1 В, что позволяет в случае необходимости перевести МК на питание от автономного источника (батареи) и сохранить в этом режиме данные ОЗУ.В число этих регистров входят обычно регистры процессора (аккумулятор, регистры состояния, индексные регистры), регистры управления (регистр

Оглавление

Аннотация

Summary

Введение

Глава 1. Системы управления радиоэлектронной аппаратурой

1.1 Типы систем управления РЭА

1.2 Преимущества применения однокристальных микроконтроллеров для управления РЭА

Выводы по главе 1

Глава 2. Типы памяти микроконтроллерных систем управления

2.1 Основные виды памяти микроконтроллерных систем

2.1.1 Память программ

2.1.2 Память данных

2.1.3 Регистры микроконтроллера

2.1.4 Внешняя память

2.2 Типы микросхемы памяти

2.3 Особенности флеш-памяти

Выводы по главе 2

Глава 3. Методы проверки работоспособности микросхем памяти МКСУ РЭА

3.1 Функциональный контроль запоминающих устройств

3.2 Тесты для полупроводниковых микросхем памяти

3.2.1 Тесты для одноразрядных запоминающих микросхем

3.2.2 Тесты для многоразрядных запоминающих микросхем

3.2.3 Тестирование оперативных запоминающих устройств

3.3 Диагностирование запоминающих устройств методом сигнатурного анализа

3.3.1 Особенности сигнатурного анализа

3.3.2 Диагностирование постоянных запоминающих устройств

3.3.3 Диагностирование оперативных запоминающих устройств

3.4 Разработка функциональной схемы устройства диагностирования микросхем памяти

3.5 Алгоритм работы МКС

Выводы по главе 3

Заключение

Список литературы

Обоснование темы диссертации и актуальность. В Республике Узбекистан создана современная и мощная законодательная база в сфере инфокоммуникационных технологий [1-4]. В республике предусмотрены проведение модернизации, технического и технологического перевооружения предприятий, широкое внедрение современных гибких технологий. Ставится задача ускорения реализации принятых отраслевых программ модернизации, технического и технологического перевооружения производства [7]. Одной из важнейшей задач, которое стоит перед нашим обществом, является обеспечение поступательного и устойчивого развития страны [8, 23]. В Постановлении Президента Республики Узбекистан «О мерах по дальнейшему внедрению и развитию современных информационно-коммуникационных технологий» принята «Программа дальнейшего внедрения и развития информационно-коммуникационных технологий в Республике Узбекистан на 2012-2014 годы», в которой большое внимание уделяется развитию инфраструктуры информационно-коммуникационных технологий [5, 6, 27].

Современная радиоэлектронная аппаратура (РЭА) представляет собой сложный комплекс, в состав которой кроме самой РЭА входит система управления процессами в РЭА. Система управления РЭА, как правило, представляет собой микроконтроллерную систему управления (МКСУ), которая состоит из различных составляющих.

Для надежной работы комплекса РЭА-МКСУ необходимо предъявлять высокие требования к надежности работы каждой ее составляющей. Одним из элементов, входящих в состав МКСУ, являются микросхемы внешней памяти.

Для надежной работы МКСУ необходимо предъявлять высокие требования по надежной работе микросхемы внешней памяти.

Поэтому задача исследования методов проверки работоспособности микросхем памяти РЭА является актуальной.

Объект и предмет исследований. Объектом исследования являются микросхемы памяти МКСУ радиоэлектронной аппаратуры. Предмет исследований - разработка методики по проверке работоспособности микросхем памяти.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является проведение комплексных исследований особенностей и организации микросхем внешней памяти МКСУ РЭА.

Для достижения данной цели необходимо было решать следующие задачи: - рассмотреть типы систем управления радиоэлектронной аппаратурой и показать преимущества применения микроконтроллерных систем управления РЭА;

- выполнить анализ типов микросхем памяти, применяемых в МКСУ РЭА;

- рассмотреть методы проверки работоспособности микросхем памяти.

Гипотеза исследований. При проведении исследований в данной диссертации предполагается, что результаты исследований могут быть использованы практически для достоверной оценки работоспособности микросхем внешней памяти МКСУ РЭА.

Краткий литературный обзор по теме диссертации. В настоящее время во всемирной научной литературе большое внимание уделяется вопросы повышения надежности и работоспособности элементов, блоков и узлов современной РЭА, которая представляет собой сложные сложные аппаратно-программные комплексы. Результаты исследований широко освещены в мировой научной и научно-популярной литературе, интернете. Вопросами исследования надежности РЭА занимались ведущие специалисты и ученые: Козырь И.Я., Огнев И.В., Абдуллаев Д.А., Васильева М.Г., Половко А.М., Edwards D.G., Linderman P.B., Кейджян Г.А., Вентцель Е.С. и др.

Методы исследований. В работе были использованы методы анализа полученных результатов исследования методов проверки работоспособности микросхем памяти РЭА.

Теоретическая и практическая значимость полученных результатов заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы практически для оценки работоспособности микросхем памяти РЭА.

Научная новизна исследований. На основе проведенных исследований получены следующие научные результаты: - показаны особенности и преимущества применения микроконтроллерных ситем управления РЭА;

- предложена классификация микросхем памяти, применяемых в МКСУ РЭА;

- разработана функциональная схема микроконтроллерной системы диагностирования микросхем памяти.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Основной текст диссертации занимает 78 страниц. Работа содержит 23 рисунка, включая графики, 4 таблицы, а также список литературы из 29 наименований.

1. Показано, что системы управления радиоэлектронной аппаратуры делятся на два класса. Системы управления первого класса строятся на базе одного управляющего устройства, соединенного с объектом управления несколькими каналами связи. Системы управления второго класса обычно объединяются в группы, которые составляют технологическую линию.

2. Установлено, что конечный выбор принципа управления проектируемых микропроцессорных систем зависит от многих взаимосвязанных факторов, важнейшими из которых являются стоимость, надежность, гибкость, способность работать в реальном масштабе времени. Для РЭА первые два показателя - стоимость и надежность - часто оказываются определяющими.

3. Выявлено, что основным преимуществом микроконтроллеров является то, что они являются самостоятельными вычислительными устройствами. Для работы микроконтроллеру не требуется дополнительное оборудование. Данные команд ОЗУ и ПЗУ хранятся раздельно. Применение одной микросхемы, вместо целого набора, как в обычных процессорах, находящихся в персональных компьютерах, позволяет значительно снизить размеры готового устройства, уменьшить энергопотребление, снизить стоимость устройств.