Разработка и совершенствование моделей синтеза и логического проектирования унифицированных модулей сигнатурного мониторинга для повышения эффективности тестового и функционального диагностирования микроконтроллерных устройств управления на их частоте.
Аннотация к работе
Одним из эффективных путей достижения высоких показателей надежности систем управления на основе микроконтроллеров является введение аппаратной, программной и временной избыточности, обеспечивающей их отказоустойчивость, т.е. способность системы управления сохранять работоспособность при наличии в ней неисправностей определенного класса. Опыт промышленного использования микроконтроллерных систем управления показывает, что для обнаружения неисправностей и последующего восстановления работоспособности широко используются методы сигнатурного мониторинга, обеспечивающие отказоустойчивость системы с помощью программно-аппаратных средств, встроенных на кристалл или печатную плату. Развитие субмикронных технологий и широкое использование сигнальных процессоров, микроконтроллеров и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) с числом выводов, достигающим 1000 на одну микросхему и функционирующих на тактовой частоте ГГЦ, приводит к значительному возрастанию стоимости диагностического обеспечения на всех этапах жизни управляющих систем. Необходимость учета особенностей субмикронных технологий производства СБИС, условий эксплуатации управляющих систем на их основе в рамках жестких стоимостных и временных ограничений приводит к необходимости объединения методов функционального и тестового диагностирования и реализации их в виде программно-аппаратных модулей сигнатурного мониторинга, встроенных на кристалл или печатную плату. Разработка основных положений работы осуществлялась в соответствии с планами НИР и программами, выполняемыми на кафедре автоматики и управления в технических системах НТУ «ХПИ», а именно с планом прикладных работ МОН Украины: «Разработка методик оптимального управления состоянием динамических систем в условиях неопределенности» (№ ГР 0100U001691); «Разработка методов принятия решений в условиях неполной информации об объекте управления» (№ ГР 0103U001511); поисковая тема «Созвучие» НАН Украины «Разработка комплексов микропроцессорных технических средств контроля и регулирования уровня расплава при выращивании ЩГК» (№ ГР 0101U006612).Причиной возникновения отказов дискретных устройств могут быть дефекты, допущенные при проектировании, производстве и ремонте устройств, нарушения норм эксплуатации, естественные процессы старения и изнашивания, а также различные повреждения. Следует отметить, что дефекты и повреждения, возникающие в устройствах, некоторые авторы называют неисправностями [2]. При этом неисправность для большинства элементов логических устройств соответствует изменению функции, реализуемой элементом. При определении модели дефекта (повреждения) будем использовать термин «неисправность» и «ошибка» [1]. Интерфейс ПС - порт JTAG, который включает 4 - 5 выводов: TDI/TDO (Вх/Вых Тестов сканирования), TCK (test clock - тактовая частота тестирования), TMS (test mode select - выбор режима тестирования), TRST (test reset - начальная установка тест - контроллера по выбору разработчика).Дефекты (неисправности) константного типа или «короткое замыкание» между соседними линиями и соединениями, перепутывание связей имеют место при производстве СБИС в современных технологиях. Повышение быстродействия логических элементов и соизмеримость задержек сигналов в активных элементах и линиях связи приводят к появлению неисправностей типа (slow-to-rize) задержка фронта импульса и (slow-to-fale) задержка среза импульса, что при высокой частоте синхронизации может приводить к искажению функциональных характеристик схемы [5]. Для обнаружения такого типа неисправностей существует два подхода: 1) тестирование на рабочей частоте; 2) генерирование специальных векторных пар, воздействующих на комбинационную часть ДУ, что позволяет обнаружить изменения в скорости распространения сигналов [6]. Анализ диагностического обеспечения микропроцессорных СБИС ведущих зарубежных фирм: Pentium Pro (Intel Corporation); S/390 (IBM); Power PC; MC 202-206 (Motorola); AMD-K6 (Advanced Micro Devices), показывает, что 5 - 8 % площади кристалла СБИС занимают встроенные схемы тестирования, которые позволяют обнаружить практически 100% дефектов, перечисленных выше типов. Первый подход - разбиение сложного устройства на макроблоки с числом входов и генерация тривиальных (исчерпывающих) тестов с помощью счетчиковых структур или сдвиговых регистров с линейной обратной связью (СРЛОС) в сочетании с методами сканирования памяти [7 - 11].Простота генерации тестовых последовательностей с помощью счетчиковых структур, сдвиговых регистров с линейной обратной связью и клеточных автоматов в сочетании с эффективными методами сигнатурного сжатия выходных реакций КС позволяет осуществить процедуру проверки КС с использованием простых схем диагностирования [17 - 20]. В настоящее время ограничения, связанные с экспоненциальным ростом числа тривиальных тестов с увеличением размерности КС и числа ее входов, преодолеваются применением псевдоисчерпывающего тестирования КС. Схема с входами, выходами и - максимальным показателем зависимости может быть про
План
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДИСКРЕТНЫХ УСТРОЙСТВ