СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ ВВОДА/ВЫВОДА С ДИАГНОСТИКОЙ ОБМЕНА Российский патент 2021 года по МПК G05B23/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к способу построения вычислительного процесса испытаний электронных устройств ввода/вывода.

Известен способ построения вычислительного процесса испытаний электронных устройств в процессе производства, используя диагностические тесты, заключающийся в том, что вычислительный процесс испытаний электронных устройств реализуется в вычислительном модуле, а аппаратура контроля осуществляет его индикацию и управление. («Тестопригодный блок управления и процедуры его тестирования» / В.Б. БРОДИН, А.В. КАЛИНИН – Научная сессия МИФИ-2007. Т.1 Автоматика. Микроэлектроника. Электроника. Электронные измерительные системы. Компьютерные медицинские системы, стр. 94-96).

Недостатком в данном способе является выполнение тестов в вычислительном модуле, что не позволяет осуществлять быстрый и гибкий переход между различными тестовыми наборами, а соответственно увеличивает продолжительность процесса испытаний его подготовкой, а не самими испытаниями. Также использование вычислительного модуля в такой схеме не допускает расширения возможности подключения устройств ввода/вывода с другими интерфейсами, кроме тех, что реализованы в нем, что делает данное рабочее место не универсальным, а специализированным.

Известен способ построения вычислительного процесса испытаний аппаратуры с мультиинтерфейсным взаимодействием, используя диагностические тесты, заключающийся в том, что вычислительный процесс выполняет аппаратура контроля, а именно, формирует диагностические тесты, производит вычислительный процесс испытаний и отправляет пакеты данных на устройство ввода/вывода транзитом через многофункциональный крейт, в состав которого входят модули обмена по соответствующему приборному интерфейсу и управляющее ими вычислительное устройство, которое содержит программное обеспечение, реализующее обмен между аппаратурой контроля и устройством ввода/вывода, а обмен информацией от аппаратуры контроля с устройством ввода/вывода осуществляется по определенным алгоритмам (Патент RU 2716389 C1 «Способ построения вычислительного процесса испытаний аппаратуры с мультиинтерфейсным взаимодействием»).

В данном способе в качестве транзитного устройства используется многофункциональный крейт, в состав которого входят модули обмена по соответствующему приборному интерфейсу и управляющее ими вычислительное устройство. Транзитное устройство выполняет обмен данными между аппаратурой контроля и устройствами ввода/вывода. Нарушения обмена между транзитным устройством и устройствами ввода/вывода может значительно увеличить время испытаний. При чтении информации понять о нарушении обмена можно по полученным данным от устройства ввода/вывода и провести косвенную оценку с целью выявления причин нарушения обмена. При записи информации результаты обмена не доступны для аппаратуры контроля.

При реализации функций диагностики в программном обеспечении аппаратуры контроля при недостаточном уровне квалификации по ее интеграции приведет к усложнению и загромождению, и как следствие снижению надежности, программного обеспечения аппаратуры контроля, что снизит надежность всего вычислительного процесса испытаний.

Ограничения данного способа могут быть устранены путем реализации функций диагностики обмена по приборному интерфейсу на транзитном устройстве. При этом транзитное устройство будет иметь возможность самостоятельного анализа результатов обмена и принятия решения по парированию ошибок и сбоев, как транспортного так информационного уровней, без участия аппаратуры контроля. По результатам обмена транзитное устройство может формировать диагностическую информацию для аппаратуры контроля в уже структурированном виде с указанием результата обмена (положительный или отрицательный) и с указанием конкретного признака отрицательного обмена. В свою очередь, аппаратура контроля, инициируя обмена с устройством ввода/вывода, будет снимать диагностическую информацию от транзитного устройства и в случае наличия признака отрицательного обмена проинформирует тестировщика о нарушениях обмена, которые невозможно устранить без его вмешательства.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Способ построения вычислительного процесса испытаний аппаратуры с мультиинтерфейсным взаимодействием» (Патент RU 2716389 C1), который выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является:

• снижение надежности средств испытаний за счет реализации функций диагностики обмена по приборному интерфейсу средствами аппаратуры контроля или их отсутствия, и как следствие снижение надежности вычислительного процесса испытаний;

• отсутствие оперативного контроля и своевременной реакции на ошибки обмена со стороны транзитного устройства, ввиду присущих ему только транзитных функций.

Для заявленного изобретения выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: способ построения вычислительного процесса испытаний электронных устройств ввода/вывода с диагностикой обмена, заключающийся в том, что при тестировании электронных устройств ввода/вывода формируют диагностические тесты; исполняя тесты, реализуют вычислительный процесс испытаний и формируют пакеты данных в устройство ввода/вывода; устройство ввода/вывода формирует сигналы на выходах; аппаратура контроля осуществляет индикацию и управление вычислительным процессом, и вычислительный процесс выполняет аппаратура контроля, а именно, формирует диагностические тесты, производит вычислительный процесс испытаний и отправляет пакеты данных на устройство ввода/вывода через транзитное устройство; запись информации от аппаратуры контроля в устройство ввода/вывода реализуют путем формирования аппаратурой контроля пакета в формате протокола приборного интерфейса с признаком записи информации, из которого формируют пакеты в формате протокола магистрального интерфейса с идентификатором приборного интерфейса, которые передают в транзитное устройство и по получению пакетов, транзитное устройство идентифицирует приборный интерфейс и формирует пакет в формате его протокола и передает полученный пакет в устройство ввода/вывода; чтение информации аппаратурой контроля от устройства ввода/вывода реализуют путем формирования аппаратурой контроля пакета в формате протокола приборного интерфейса с признаком чтения информации, из которого формируют пакет в формате протокола магистрального интерфейса с идентификатором приборного интерфейса, который передается в транзитное устройство и по получению пакета, транзитное устройство идентифицирует приборный интерфейс и формирует пакет его протокола и передает его в устройство ввода/вывода, считывая информацию.

Технической проблемой изобретения является:

• повышение надежности вычислительного процесса испытаний в части обмена и достоверности информации между транзитным устройством и электронными устройствами ввода/вывода, путем реализации транзитным устройством диагностики обмена, заключающейся в анализе и своевременной реакции на выявленные ошибки обмена;

• повышение полноты контроля вычислительного процесса испытаний за счет автоматической диагностики обмена между транзитным устройством и электронными устройствами ввода/вывода, с последующим выводом результатов на аппаратуре контроля.

Техническая проблема решается тем, что транзитное устройство, по получению данных от аппаратуры контроля, реализует обмен с устройствами ввода/вывода и выполняет диагностику обмена и формирует массив диагностической информации. Через время выполнения, определяемое как сумма времени обмена между транзитным устройством и устройством ввода/вывода и времени диагностики обмена, аппаратура контроля для процедуры записи информации в устройство ввода/вывода – считывает массив диагностической информации, а для процедуры чтения информации от устройства ввода/вывода – считывает массив диагностической информации и данные обмена транзитного устройства и устройства ввода/вывода.

Аппаратура контроля подключается к транзитному устройству по протоколу магистрального интерфейса. Транзитное устройство подключается к устройству ввода/вывода по приборному интерфейсу, через соответствующий модуль обмена. Аппаратура контроля содержит программное обеспечение, обеспечивающее поддержку вычислительного процесса испытаний. Транзитное устройство содержит программное обеспечение, осуществляющее единую информационно-логическую связь аппаратуры контроля и устройств ввода/вывода для их двухстороннего обмена информацией и диагностику обмена между транзитным устройством и устройствами ввода/вывода. Транзитное устройство на основе передаваемого идентификатора транслирует принятую посылку через соответствующий модуль обмена в устройство ввода/вывода, выполняет диагностику обмена и формирует диагностическую информацию. Диагностика обмена проводится по критерию результата обмена – положительный или отрицательный, с формированием соответствующего признака. При отрицательном результате (наличие ошибок) обмена транзитное устройство повторяет обмен до нескольких раз или выполняет диагностический обмен в различных режимах, после чего в массиве диагностической информации формирует признаки типа ошибки обмена и уровня взаимодействия – транспортный или информационный.

На фиг. 1 представлена функциональная схема организации единой информационно-логической связи аппаратуры контроля и устройств ввода/вывода, которая обеспечивает полный доступ вычислительного процесса, реализуемого на аппаратуре контроля и транзитном устройстве, к устройствам ввода/вывода.

Вычислительный процесс испытаний, выполняющий диагностические тесты, реализуется в едином программном обеспечении, на аппаратуре контроля. Интерфейс связи между аппаратурой контроля и транзитным устройством выбирается по одному критерию: количество передаваемых данных за одну посылку должно быть либо очень большим, либо не ограничиваться.

Инициатор обмена между аппаратурой контроля и транзитным устройством – аппаратура контроля. Инициатор обмена между транзитным устройством и устройством ввода/вывода – транзитное устройство.

В ходе выполнения диагностических тестов на аппаратуре контроля происходит формирование пакетов в формате протокола приборного интерфейса, предназначенных непосредственно для устройства ввода/вывода. Для каждого из пакетов в формате протокола приборного интерфейса формируется определенное количество пакетов в формате протокола магистрального интерфейса, каждый из которых содержит идентификатор протокола и пакет приборного интерфейса. Составленные пакеты магистрального интерфейса передаются в транзитное устройство. На основе полученного идентификатора транзитное устройство преобразует пакеты магистрального интерфейса в соответствующий пакет приборного интерфейса и передает, через соответствующий модуль обмена, в устройство ввода/вывода.

Каждый тип приборного интерфейса кодируется своим уникальным номером (идентификатором) и записывается в первое информационное слово данных (ИСД) магистрального интерфейса. Например, для 8 разрядных слов данных (СД) магистрального интерфейса можно идентифицировать 256 типов приборного интерфейса по предлагаемым алгоритмам, что вполне достаточно для современных средств испытаний, в том числе и на перспективу расширения (включения новых и перспективных приборных интерфейсов в средства испытаний электронных устройств ввода/вывода).

Во втором ИСД содержится количество пакетов магистрального интерфейса F, составляемое из пакета приборного интерфейса и определяется по следующей формуле:

ID – идентификатор (или номер) приборного интерфейса;

F = (округление в меньшую сторону (((k*P)+(h*2)) / (h*M[ID])))+1

M – максимальное количество информационных слов данных (ИСД) по протоколу магистрального интерфейса;

P[ID] – требуемое количество ИСД по протоколу приборного интерфейса, с идентификатором ID;

h – разрядность информационных слов данных по протоколу магистрального интерфейса;

k – разрядность информационных слов данных по протоколу приборного интерфейса.

Формула используется в алгоритмах 1 и 2 (фиг. 2 и фиг.3 соответственно), где

i – номер ИСД по протоколу магистрального интерфейса (от 1 до M);

j – номер разряда ИСД по протоколу магистрального интерфейса (от 1 до h);

x – номер ИСД по протоколу приборного интерфейса (от 1 до P[ID]);

y – номер разряда ИСД по протоколу приборного интерфейса (от 1 до k);

z – номер посылки по протоколу магистрального интерфейса (от 1 до F).

Аппаратура контроля перед записью или чтением информации определяет время выполнения путем сложения времени обмена между транзитным устройством и устройством ввода/вывода и времени формирования диагностической информации обмена.

Запись информации от аппаратуры контроля в транзитное устройство (фиг. 4) реализуется путем формирования аппаратурой контроля пакета в формате протокола приборного интерфейса с признаком записи информации, из которого формируется F пакетов в формате протокола магистрального интерфейса с идентификатором приборного интерфейса по алгоритму 1 (фиг. 2), которые передаются в транзитное устройство. По получению F пакетов транзитное устройство идентифицирует приборный интерфейс и формирует пакет в формате его протокола по алгоритму 2 (фиг. 3) и передает полученный пакет в устройство ввода/вывода и проводит диагностику обмена с формированием диагностической информации. Аппаратура контроля через время выполнения осуществляет чтение диагностической информации и вывод на экран.

Чтение информации аппаратурой контроля от устройства ввода/вывода (фиг. 5) реализуется путем формирования аппаратурой контроля пакета в формате протокола приборного интерфейса с признаком чтения информации, из которого формируется 1 пакет в формате протокола магистрального интерфейса с идентификатором приборного интерфейса по алгоритму 1 (фиг. 2), который передается в транзитное устройство. По получению пакета, транзитное устройство идентифицирует приборный интерфейс и формирует пакет его протокола по алгоритму 2 (фиг. 3) и передает его в устройство ввода/вывода, считывая информацию, и проводит диагностику обмена с формированием диагностической информации. В случае неуспешного обмена, в рамках диагностики обмена, транзитное устройство повторяет чтение информации от устройств ввода/вывода несколько раз или проводит диагностический обмен в различных режимах. Аппаратура контроля через время выполнения осуществляет чтение диагностической информации и чтение данных обмена транзитного устройства с устройством ввода/вывода и вывод на экран.

Повышение надежности вычислительного процесса испытаний в части обмена и достоверности информации между транзитным устройством и электронными устройствами ввода/вывода, обеспечивается путем децентрализации вычислительного процесса, а именно реализации функций диагностики в транзитном устройстве, заключающихся в анализе и своевременной реакции на выявленные ошибки обмена, что позволит при отрицательном результате обмена транзитного устройства с устройствами ввода/вывода проводить диагностику и повторы обменов без участия аппаратуры контроля.

Повышение полноты контроля вычислительного процесса испытаний обеспечивается за счет автоматической диагностики обмена транзитным устройством, включающей полную диагностику обмена за счет непосредственной связи с устройством ввода/вывода, функции парирования отрицательных результатов обмена и возможности ведения диагностического обмена в различных режимах, и передачи подробной диагностической информации на аппаратуру контроля для вывода ее на экран.

Способ был опробован на рабочем месте, состоящем из персонального компьютера, выступающего в роли аппаратуры контроля соединенным по Ethernet с многофункциональным крейтом, в роли транзитного устройства, состоящим из крейта NI PXI-1045 с контроллером шины PXI-8110 для обеспечения вычислительного процесса организации информационно-логической связи аппаратуры контроля и соответствующими модулями обмена (фирмы National Instruments), такими как PXI-C1553M-EF-4 (модуль МКО), PXI-8431/4(модуль RS-485/422), PXI-7813R (модуль цифрового ввода-вывода с ПЛИС) и др., обеспечивающими приборные интерфейсы и соединенные с интерфейсными модулями сопряжения блока управления бортового комплекса управления КА «Экспресс-80», выступающими в роли устройств ввода/вывода.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого способа.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении надежности вычислительного процесса испытаний и повышении полноты контроля вычислительного процесса испытаний. Технический результат достигается за счет того, что транзитное устройство, по получению данных от аппаратуры контроля, реализует обмен с устройствами ввода/вывода и выполняет диагностику обмена, формируя массив диагностической информации. Через время выполнения, определяемое как сумма времени обмена между транзитным устройством и устройством ввода/вывода и времени диагностики обмена, аппаратура контроля для процедуры записи информации в устройство ввода/вывода считывает массив диагностической информации, а для процедуры чтения информации от устройства ввода/вывода считывает массив диагностической информации и данные обмена транзитного устройства и устройства ввода/вывода. Массив диагностической информации формируется транзитным устройством в структурированном виде с указанием результата обмена – положительный или отрицательный, и для отрицательного результата (наличие ошибок) обмена дополнительно включает признаки типа ошибки обмена и уровня взаимодействия. При положительном результате обмена тестирование продолжается, а при отрицательном – аппаратура контроля останавливает процесс тестирования и информирует тестировщика о нарушениях обмена, которые невозможно устранить без его вмешательства. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ построения вычислительного процесса испытаний электронных устройств ввода/вывода с диагностикой обмена, заключающийся в том, что при тестировании электронных устройств ввода/вывода формируют диагностические тесты; исполняя тесты, реализуют вычислительный процесс испытаний и формируют пакеты данных в устройство ввода/вывода; устройство ввода/вывода формирует сигналы на выходах; аппаратура контроля осуществляет индикацию и управление вычислительным процессом, и вычислительный процесс выполняет аппаратура контроля, а именно формирует диагностические тесты, производит вычислительный процесс испытаний и отправляет пакеты данных на устройство ввода/вывода через транзитное устройство; запись информации от аппаратуры контроля в устройство ввода/вывода реализуют путем формирования аппаратурой контроля пакета в формате протокола приборного интерфейса с признаком записи информации, из которого формируют пакеты в формате протокола магистрального интерфейса с идентификатором приборного интерфейса, которые передают в транзитное устройство, и по получении пакетов транзитное устройство идентифицирует приборный интерфейс и формирует пакет в формате его протокола и передает полученный пакет в устройство ввода/вывода; чтение информации аппаратурой контроля от устройства ввода/вывода реализуют путем формирования аппаратурой контроля пакета в формате протокола приборного интерфейса с признаком чтения информации, из которого формируют пакет в формате протокола магистрального интерфейса с идентификатором приборного интерфейса, который передается в транзитное устройство, и по получении пакета транзитное устройство идентифицирует приборный интерфейс и формирует пакет его протокола и передает его в устройство ввода/вывода, считывая информацию, отличающийся тем, что аппаратура контроля перед передачей пакета определяет время выполнения путем сложения времени обмена между транзитным устройством и устройством ввода/вывода и времени диагностики обмена; транзитное устройство после передачи пакетов в устройство ввода/вывода или считывания информации от устройства ввода/вывода проводит диагностику обмена и формирует диагностическую информацию; при записи информации в устройство ввода/вывода аппаратура контроля через время выполнения осуществляет чтение диагностической информации; при чтении информации от устройства ввода/вывода аппаратура контроля через время выполнения осуществляет чтение диагностической информации и считанной информации от устройства ввода/вывода; аппаратура контроля проводит оценку считанной диагностической информации, и при отсутствии ошибок обмена тестирование продолжается, а при наличии ошибок аппаратура контроля останавливает процесс тестирования и выводит диагностическую информацию на экран.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что транзитное устройство проводит диагностику обмена с устройством ввода/вывода по критерию результата обмена – положительный или отрицательный; при отрицательном результате обмена транзитное устройство повторяет обмен несколько раз или выполняет диагностический обмен в различных режимах и формирует диагностическую информацию, включающую общий признак отрицательного результата обмена, тип отрицательного результата обмена – по характеру ошибки обмена, и признак уровня взаимодействия – транспортный или информационный; положительным результатом обмена считают отсутствие признака отрицательного результата обмена.