АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ Российский патент 1997 года по МПК G06F11/00 G01R31/28 

Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проверки работоспособности и поиска неисправных элементов цифровых устройств.

Известна автоматизированная система контроля и диагностики цифровых узлов [1] содержащая формирователь тестов, программируемый блок питания объекта контроля, формирователь стробимпульсов, панель оператора, объект контроля, соединенные внутренней магистралью системы, программируемый блок сопряжения, входы которого подключены к ЭВМ, а выходы к внутренней магистрали устройства, причем программируемый блок сопряжения содержит шинные формирователи, регистры данных и адреса, дешифраторы адреса и команд, мультиплексор тактовых импульсов, память микрокоманд и блок микропрограммного управления.

Основным недостатком системы является ее сложность, обусловленная большим количеством оборудования, и низкая надежность.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является автоматизированная система контроля и диагностики неисправностей электронных цифровых блоков [2] выбранная в качестве прототипа и содержащая ЦВМ, блок регистрации, блок согласования, блок преобразования, входы которого соединены с клеммами для подключения выходов объекта контроля блока контактирования, вход блока регистрации соединен с выходом ЦВМ, клеммы для подключения входов объекта контроля блока контактирования соединены с входами блока преобразования, блок согласования содержит блок синхронизации, дешифратор адреса, блок ввода, блок вывода, N ячеек согласования, где N - количество выводов объекта контроля, каждый из которых содержит элемент 2И, элемент 3И с открытым коллектором, D-триггер и элемент НЕ с открытым коллектором, причем первый вход каждого элемента 2Н соединен с соответствующими первыми входами дешифратора адреса и с первым входом элемента 3И с открытым коллектором, выход каждого из которых соединен с соответствующими входами выходами ЦВМ, с первыми входами дешифратора адреса и с информационным входом соответствующего D-триггера, синхронизирующий вход которого соединен с выходом соответствующего элемента 2И, второй вход каждого из которых соединен с выходом блока вывода, вход которого соединен с первым управляющим выходом ЦВМ и первым входом блока синхронизации, второй вход которого соединен с вторым управляющим выходом ЦВМ и входом блока ввода, выход которого соединен с вторым входом элемента 3И с открытым коллектором, третий вход которого соединен с выходом элемента НЕ с открытым коллектором, с соответствующим входом блока преобразования, выход D-триггера соединен с входом элемента НЕ с открытым коллектором, выход синхронизации ЦВМ соединен с вторым входом дешифратора адреса, второй выход которого соединен с третьим входом блока синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом ЦВМ.

Существенными недостатками этой системы являются низкое быстродействие, обусловленное алгоритмом последовательной записи и считывания информации в каждую из N ячеек согласования, ограниченное количество клемм для подключения выводов объекта контроля блока контактирования, определяемое разрядностью канала ЦВМ, большое количество дискретных элементов и, как следствие, низкая надежность. Кроме того, устройство содержит блок преобразования, устройство согласования.

Цель изобретения повышение быстродействия и надежности устройства.

Эта цель достигается тем, что в автоматизированной системе диагностирования цифровых устройств, содержащей ЦВМ, устройство сопряжения, устройство контактирования, объект диагностирования, выходы устройства контактирования соединены с выводами объекта диагностирования, согласно изобретению ЦВМ выполнена в виде ПЭВМ, включающей в себя процессор, клавиатуру, дисплей, память, принтер, подключенные соответствующим образом к системной шине, первый дешифратор и программируемый порт ввода-вывода, входы которых соединены с соответствующими линиями системной шины, а выход первого дешифратора подключен к входу выбора порта ввода-вывода, устройство сопряжения, включающее блок шинных формирователей, с соответствующими входами которых соединены выходы каналов порта ввода-вывода ПЭВМ, шины адреса, данных и управления, подключенные к соответствующим выходам блока шинных формирователей, второй дешифратор, селектор, три группы портов ввода вывода, адресные входы которых соединены с соответствующими линиями шины адреса, управляющие входы селектора и всех трех групп программируемых портов ввода-вывода соединены с соответствующими линиями шины управления, линии шины данных подключены к соответствующим входам трех групп программируемых портов ввода-вывода, первый выход селектора соединен с входом выбора второго дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами выбора трех групп программируемых портов ввода-вывода, выходы селектора соединены с соответствующими входами выбора и направления передачи блока шинных формирователей, N буферных элементов с тремя состояниями, i-й (i 1, N) выход первой группы программируемых портов ввода-вывода соединен с информационными входами i-го буферного элемента, с входом выбора которого соединен i-й выход второй группы портов ввода-вывода, выход i-го буферного элемента соединен с i-м выходом третьей группы портов ввода-вывода, устройство контактирования, i-й вход которого соединен с i-м выходом третьей группы портов ввода-вывода, объект диагностирования, i-й вход которого соединен с i-м выходом устройства контактирования.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием принципиально новых схемных элементов (порты ввода-вывода, шинные формирователи, селектор, буферные элементы с тремя состояниями) и связей.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области показывает, что построение предложенной структуры устройства сопряжения, основанной на использовании БИС в качестве шинных формирователей и программируемых портов ввода-вывода, а также буферных элементов с тремя состояниями, позволяет реализовать передачу тестовых воздействий на объект диагностирования и считывание с него ответных реакций в n-разрядном (где n-разрядность регистра порта ввода-вывода ПЭВМ) параллельном коде, что обеспечивает значительное (не менее, чем в n раз) повышение быстродействия системы, ее упрощение за счет максимального использования принципа однородности применяемых элементов и сокращения их связей, а также повышение надежности. Кроме того, применение программируемых портов ввода-вывода совместно с буферными элементами с тремя состояниями обеспечивает адаптивность системы к объекту диагностирования за счет задания программы путем различных режимов передачи и считывания информации. Заявляемое устройство не критично к типу применяемой ПЭВМ.

Таким образом, предлагаемое техническое решение для специалиста явным образом не следует из уровня техники и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение может быть использовано в различных областях промышленности, а именно в электронике, вычислительной технике и других областях народного хозяйства, поэтому соответствует критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема алгоритма функционирования.

Система (фиг. 1) содержит ПЭВМ 1, в которую входит процессор 2, клавиатура 3, дисплей 4, память 5, принтер 6, подключенные соответствующим образом к системной шине 7, первый дешифратор 8 и программируемый порт ввода-вывода 9, входы которых соединены с соответствующими линиями системной шины 7, выход первого дешифратора 8 подключен к входу выбора программируемого порта ввода-вывода 9, устройство сопряжения 10 (фиг. 1), включающее блок шинных формирователей 11, с соответствующими входами которых соединены выходы каналов программируемого порта ввода-вывода 9, шины адреса 12, данных 13 и управления 14, подключенные к соответствующим выходам блока шинных формирователей 11, второй дешифратор 15, селектор 16, три группы программируемых портов ввода-вывода 17, 18 и 19, адресные входы которых соединены с соответствующими линиями шины адреса 12, управляющие входы селектора 16 и трех групп программируемых портов ввода-вывода 17, 18 и 19 соединены с соответствующими линиями шины управления 14, линии шины данных 13 подключены к соответствующим входам трех групп программируемых портов ввода-вывода 17, 18 и 19, первый выход селектора 16 соединен с входом выбора второго дешифратора 15, выходы которого соединены с соответствующими входами выбора трех групп программируемых портов ввода-вывода 17, 18 и 19, выходы селектора 16 соединены с соответствующими входами выбора и направления передачи блока шинных формирователей 11, N буферных элементов 20.1 20.N с тремя состояниями, i-ый (i 1, N) выход первой группы программируемых портов ввода-вывода 17 соединен с информационным входом i-го буферного элемента, с входом выбора которого соединен i-ый выход второй группы программируемых портов ввода-вывода 18, выход i-го буферного элемента соединен с i-ым выходом третьей группы программируемых портов ввода-вывода 19, устройство контактирования 21 (фиг. 1), i-ый вход которого соединен с i-ым выходом третьей группы программируемых портов ввода-вывода 19, и объект диагностирования 22 (фиг. 1), i-ый выбор разъема которого соединен с i-ым выходом устройства контактирования 21.

Устройство работает следующим образом.

Объект диагностирования (ОД) 22 подключается к устройству контактирования (УК) 21, которое обеспечивает электрическую связь между выводами разъема ОД и устройством сопряжения (УС) 10. С помощью диагностической программы, хранящейся в памяти 5 ПЭВМ 1 процессор 2 формирует входные воздействия (ВВ), которые поступают через системную шину 7, программируемый порт ввода-вывода 9, УС 10, УК 21 на входы ОД 22. Ответные реакции (ОР) с выходов ОД 22 на эти ВВ поступают через УК 21 на УС 10. В нужные моменты времени процессор 2 считывает ОР с УС 10 и обрабатывает их в соответствии с заданным алгоритмом. После ввода на ОД 22 всех К входных воздействий, предусмотренных диагностической программой, и считывания с последующей обработкой ответных реакций на экран дисплея 4 выводится соответствующее сообщение о техническом состоянии ОД, которое может быть распечатано в нужном формате на принтере 6.

На фиг. 2 приведена блок-схема алгоритма функционирования системы. В начале диагностической программы производится инициализация системы, которая включает программирование порта ввода-вывода 9 на вывод информации, программирование трех групп портов ввода-вывода 17, 18 и 19 УС 10, причем группы портов ввода-вывода 17 и 18 программируются на вывод информации, а третья группа портов ввода-вывода 19 программируется на ввод информации, на выходах второй группы портов ввода-вывода 18 устанавливаются лог. "1", благодаря чему все буферные элементы 20.1 20.N закрыты и находятся в третьем состоянии. С помощью первого дешифратора 8 осуществляется выбор порта ввода-вывода 9, а с помощью второго 15 выбор любого из портов в каждой из трех групп портов ввода-вывода 17, 18 и 19. Выбор нужного шинного формирователя из блока шинных формирователей 11 и направления передачи, а также выбор второго дешифратора 15 осуществляется селектором 16.

Далее проводится самоконтроль системы. В случае ее исправности осуществляется подключение ОД 22 к УК 21, в противном случае на экран дисплея выводится сообщение о неисправности системы и работа диагностической программы заканчивается.

После подключения ОД 22 к УК 21 по командам процессора 2 проводится запись во вторую группу ввода-вывода 18 кода коммутации входов-выходов ОД 22 с выходами-входами УС 10. Как правило, этот код записывается один раз для конкретного ОД и обеспечивает беспрепятственное прохождение входных воздействий на входы ОД и считывание ответных реакций на эти воздействия с его выходов. Затем индексу j присваивается значение нуля (j 0), где j является порядковым номером входного воздействия диагностической программы. Проводится перепрограммирование порта ввода-вывода 9 на вывод информации. В общем случае канал А этого порта используется для вывода адресной информации на УС 10, канал B для ввода и вывода данных, канал C для вывода управляющих сигналов. Передача информации по каждому из каналов порта ввода-вывода 9 осуществляется в n-разрядном параллельном коде. Входное воздействие ВВ (j) записывается в порт первой группы 17 и далее через буферные элементы 20.1 - 20. N, предварительно открытые кодом коммутации, записанным в порты второй группы 18, и устройство контактирования 21 поступает на входы ОД 22.

Для считывания ответной реакции ОД канал B порта ввода-вывода 9 перепрограммируется на ввод информации. После этого по командам процессора 2 ответная реакция ОР (j) ОД 22 через УК 21, порты третьей группы 19, шину данных 13, шинный формирователь 11, канал B порта ввода-вывода 9, системную шину 7 записывается в память 5. Далее осуществляется сравнение ОР (j) с эталонной реакцией ЭР (j), хранящейся в памяти ПЭВМ. При положительном результате сравнения на ОД выводится очередное входное воздействие. В случае отрицательного результата сообщение об ошибке записывается в специально отведенный программный файл и на объект диагностирования 22 выводится очередное входное воздействие ВВ (j + 1). После вывода на ОД всех К входных воздействий, предусмотренных диагностической программой, на экран дисплея 4 выводится сообщение о техническом состоянии ОД 22. Это сообщение формируется по результатам сравнения ОР (j) и ЭР (j), в случае совпадения всех К сравнений ОД работоспособен, а в случае несовпадения хотя бы одной j-й ответной реакции с j-й эталонной реакцией в сообщение включается информация о неисправности ОД и номере i-го вывода ОД, с которого считана ошибочная ответная реакция. При необходимости указанное сообщение может быть рассчитано на принтере 6.

Порты ввода-вывода и блок шинных формирователей могут быть реализованы на БИС 580-й серии, а дешифраторы, селектор и буферные элементы на ИС 533-й серии.

Таким образом, введение программируемого порта ввода-вывода и первого дешифратора в состав ПЭВМ, а также построение предложенной структуры устройства сопряжения, основанной на использовании БИС в качестве блока шинных формирователей и программируемых портов ввода-вывода, буферных элементов с тремя состояниями позволяет реализовать передачу тестовых воздействий на объект диагностирования и считывание с него ответных реакций в n-разрядном (где n разрядность регистра порта ввода-вывода ПЭВМ) параллельном коде, что обеспечивает значительное (не менее, чем в n раз) повышение быстродействия системы, ее упрощение за счет максимального использования принципа однородности применяемых элементов и сокращения их связей, что обеспечивает повышение надежности. Кроме того, применение программируемых портов ввода-вывода совместно с буферными элементами с тремя состояниями обеспечивает адаптивность системы к объекту диагностирования за счет задания программы путем различных режимов передачи и считывания информации.

Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проверки работоспособности и поиска неисправных элементов цифровых устройств. Автоматизированная система содержит ПЭВМ 1, устройство сопряжения 10, устройство контактирования 21, объект диагностирования 22. Новым является введение первого дешифратора 8 и программируемого параллельного порта ввода-вывода 9 в состав ПЭВМ 1, устройство сопряжения 10, содержащее блок шинных формирователей 11, шины адреса 12, данных 13 и управления 14, второй дешифратор 15, селектор 16, три группы программируемых портов ввода - вывода 17, 18, 19 и N буферных элементов 20.1 - 20.N. Устройство позволяет реализовать передачу тестовых воздействий на объект диагностирования и считывание с него ответных реакций в n-разрядном (где n - разрядность регистра порта ввода-вывода ПЭВМ) параллельном коде, что обеспечивает значительное повышение быстродействия и надежность системы. 2 ил.

Автоматизированная система диагностирования цифровых устройств, содержащая ЦВМ, устройство сопряжения, устройство контактирования, объект диагностирования, выходы устройства контактирования соединены с выводами объекта диагностирования, отличающаяся тем, что ЦВМ выполнена в виде персональной ЭВМ, содержащей процессор, клавиатуру, дисплей, память, принтер, подключенные к системной шине, первый дешифратор и программируемый порт ввода-вывода, входы которых соединены с соответствующими линиями системной шины, выход первого дешифратора подключен к входу выбора программируемого порта ввода-вывода, устройство сопряжения, включающее блок шинных формирователей, с соответствующими входами которых соединены выходы каналов программируемого порта ввода-вывода, шины адреса, данных и управления, подключенные к соответствующим выходам блока шинных формирователей, второй дешифратор, селектор, три группы программируемых портов ввода-вывода, адресные входы которых соединены с соответствующими линиями шины адреса, управляющие входы селектора и трех групп программируемых портов ввода-вывода соединены с соответствующими линиями шины управления, линии шины данных подключены к соответствующим входам трех групп программируемых портов ввода-вывода, первый выход селектора соединен с входом выбора второго дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами выбора трех групп программируемых портов ввода-вывода, выходы селектора соединены с соответствующими входами выбора и направления передачи блока шинных формирователей, N буферных элементов с тремя состояниями, i-й (1, N) выход первой группы программируемых портов ввода-вывода соединен с информационным входом i-го буферного элемента, с входом выбора которого соединен i-й выход второй группы программируемых портов ввода-вывода, выход i-го буферного элемента соединен с i-м выходом третьей группы программируемых портов ввода-вывода и i-м входом устройства контактирования.