Факультет: Вычислительная техника и информатика (ВТИ) Кафедра: Электронные вычислительные машины (ЭВМ) Специальность: Компьютерные системы и сети (КС) Тема диссертации:”Исследование и разработка на FPGA SPP-архитектуры поста контроля цифровых устройств” . Руководитель: к.т.н. доц. Зеленёва И.Я. E-mail:sv_serg777@mail.ru
Автореферат
Актуальность/мотивация работы
В настоящее время вычислительная техника прочно вошла в нашу жизнь. Она используется всюду: в быту и в промышленности, для проведения научных исследований. Цифровые схемы прочно вошли в нашу жизнь и заняли в ней позицию надежного и верного помощника. Однако, как любые механизмы и приборы, цифровые схемы выходят из строя. Поэтому необходимо выполнять их диагностирование.
Основные задачи, решаемые системой диагностики:
проверка исправности вычислительного устройства (ВУ) – с выдачей ответа вида исправно/неисправно;
непосредственно поиск неисправности – локализации места неисправности.
В наше время в Украине сложилась следующая ситуация: на предприятиях широко используются старые интегральные микросхемы, которые были выпущены еще в советские времена. Понятно, что эта элементная база уже очень устарела и нуждается в замене, но для замены старых микросхем на новые нужно потратить много денег и времени на проектирование. Одним из выходов из такого положения есть диагностика и ремонт схем, которые используются. Для диагностики схем очень удобно использовать специализированные устройства предназначенное для диагностики оборудования. Анализ рынка показывает отсутствие на украинском рынке специализированных устройств, предназначенных для функциональной диагностики оборудования. На мировом рынке такие системы есть но их стоимость достигает $200 000 и выше. Такая цена является недопустимой для украинского потребителя.
Также нужно отметить отсутствие в украинских и зарубежных источниках информации о внутренней структуре таких систем и описания процесса их работы. С одной стороны это объясняется трудоемкостью и сложностью разработки таких алгоритмов. С другой стороны структуры уже разработанные, но они составляют|сдают| коммерческую тайну фирм-разработчиков этих систем и потому не публикуются.
Данная работа направлена непосредственно на разработку структуры поста контроля диагностики для цифровых схем, которые построены с использованием микросхем малой и средней степени интеграции.
Обзор существующих исследований
Для диагностирования вычислительной техники используется диагностическое обеспечение, в частности, автоматизированные системы диагностики (АСД). В настоящее время выпускается огромное количество систем диагностики. Лидирующие позиции в мире держат такие компании, как Teradyne, Agilent, World Test Systems, Ingun, Credence, GenRad, Schlumberger systems(системы используются для тестирования более 85% микропроцессорных систем в мире). Они производят огромное количество разноплановых систем тестирования и диагностики.
Обзор существующих систем диагностики
Система Javelin 1004 с роботизированными зондами фирмы Teradyne.
Система автоматизированной диагностики для плат с поверхностным монтажом (рисунок 1). Использует четыре управляемых зонда одной длины. Независимое движение зондов происходит в одной плоскости, что повышает точность их позиционирования и воспроизводимость результатов. Автоматический конвейер оптимизирует передвижение печатного узла (ПУ) через тестер. Время измерения – меньше 50 мс на один этап теста.
Javelin 1004 удовлетворяет условиям мелкосерийного производства и производства крупных ПУ. Быстрая адаптация к новым условиям контроля и новой конфигурации ПП составляет одно из наиболее важных свойств системы. Малое время программирования, гибкость и простота установки делают ее подходящим прибором для контроля опытных образцов. Модули так называемого безвекторного контроля расширяют покрытие неисправностей для любой ИС, в том числе с BGA и теплоотводами, а также соединителей. Система технического зрения с видеокамерой автоматически проверяет присутствие и ориентацию ИС. Система внутрисхемного контроля TestStation 12X фирмы GenRad
Усовершенствованная система семейства TestStation Выполняет все функции контроля ПУ семейства:
определение разрывов и коротких замыканий;
безвекторный контроль;
контроль дискретных аналоговых компонентов;
цифровой векторный контроль;
периферийное сканирование при сокращенном доступе;
контроль компонентов со смешанными сигналами;
функциональный контроль в современных производственных условиях.
Автоматизированная тестирующая система ITS 9000IX компании Schlumberger
ITS 9000IX, построенная с применением SPP архитектуры, обеспечивает скорость передачи данных с частотой 400MHz через 768 каналов I/O.
9000IX достигает седьмого поколения норм тестирования микропроцессоров CISC, новых проектов RISC и других высокотехнологических устройств логические устройства. Автоматизированный диагностический комплекс «Диана-4.11»
Автоматизированный диагностический комплекс «Диана-4.11» предназначен для диагностирования сложных цифровых сменных элементов электронной аппаратуры (далее – объектов диагностирования – ОД), построенных на любой комбинации из ТТЛ -, КМОП -, ЭСЛ - логики.
Приборный блок комплекса выполняет следующие функции:
Электропитание тестируемой платы;
Тестирование платы со стороны ее краевых разъемов с одновременной регистрацией реакции платы на тест;
Внутрисхемное тестирование плат
Перечень решаемых в работе задач
Объектом магистерской работы является разработка структуры поста контроля диагностики для плат средней и малой степени интеграции с использованием HDL- и FPGA-технологий. Целью является создание портативного и удобного в эксплуатации поста контроля диагностики цифровых устройств (ПКДЦУ) с SPP-архитектурой генератора тестовых последовательностей (рисунок 1).
Рисунок 1 – SPP-архитектура системы тестирования
цифровых устройств(анимация, 21 кадр, 8.27 кбайт, 10 повторений, для
просмотра необходим Flash player версия 8 или выше скачать)
Основные функции ПКДЦУ:
выдача тестовых сигналов на объект диагностирования
сбор тестовых реакций на выходах объекта или в его контрольных точках;
обмен информацией с ЭВМ.
Предполагаемая научная новизна и практическая ценность
Научная новизна данной работы заключается в попытке применения SPP-архитектуры. Такой подход создаст возможность значительно упростить процесс генерации тестовых программ для объекта диагностики. Также будет применена методика «расслоения», что позволит снизить аппаратные, а следовательно и материальные затраты, при этом увеличив быстродействие. Тестовый комплекс с разрабатываемой структурой должен обладать такими качествами как компактность, универсальность, точность и скорость определения неисправности. Планируемая практическая ценность работы заключается в возможности применения данной технологии для диагностирования и ремонта цифровых электронных компонент самого различного назначения.
Описание результатов
Планируемые результаты магистерской работы:
HDL-модель ПКДЦУ;
принципиальная ПКДЦУ;
файл прошивки для микросхемы FPGA;
программное обеспечения для работы с ПКЦДУ;
Литература
1.Sequencer Per Pin Test System Architecture,Burnell West and Tom Napier
Schlumberger Technologies -ATE Division 1601 Technology Dr. San Jose, CA
95110-1397
2. Соловьев В.В. Проектирование цифровых систем на основе программируемых
логических интегральных схем.- М.: Горячая линия – Телеком, 2001.- 636с.
3. Автоматизация диагностирования электронных устройств/ Ю.В. Малышко, В.П.
Чипулис, С.Г. Шаршунов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 216 с.
Cвистунов Сергей Николаевич
Персональная страница магистра
