Устройство для отладки цифровых систем Советский патент 1986 года по МПК G06F11/28 

Изобретение относится к вычисли- тельной технике, а именно к устрой- ствам для контроля и отладки цифровых систем и может быть использовано для имитации функционирования объекта управления при отладке упраляющих вычислительных комплексов.

Цель изобретения - повышение достоверности отладки за счет формирования более широкого спектра неисправностей и сбоев, поступающих на вход цифровых систем, работающих в реальном масштабе времени.

Сущность изобретейия заключается в том, что предлагаемое устройство

передает в работающую по штатной программе управляющую цифровую систему код состояния обьекта управления, который оно формирует на основании информации,поступающей из системы, и времени,прошедшего с начала процесса управления,а имитация сбоев и отказов производится путем задержки или блокировки формирования соответствующих кодов состояния.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для отладки цифровых систем} на фиг. 2 - пример реализации блока согласования на фиг. 3 - пример реализации блока I сравнения.

Устройство содержит блок 1 согласования, информационный регистр 2, регистр 3 команд, дешифратор 4 команд, буферньш регистр 5, счетчик 6 времени, группу триггеров 7, группу элементов И 8, блок 9 задания признака контролируемого параметра, блок 10 сравнения, блок 11 индикации, генератор 12 тактовых импульсов, блок 13 задания сбоев, группу блоков 14 сравнения, группу счетчиков 15 сбоев, группу элементов НЕ 1 дешифратор 17 кода времени, элемент НЕ 18, элемент 19 задержки, блок 20 задания неисправностей, группу злементов 21 запрета, вход 22 устройства, выход 23 устройства.

Блок 1 согласования содержит преобразователь 24 последовательного кода в параллельньй, преобразователь 25 параллельного кода в последовательный, входной формирователь 26, выходной формирователь 27. Блоки 10 и 14 сравнения содержит группу элементов 28 равнозначности и элемент И 29,

Устройство соединяется своим входом 22 и выходом 23 соответственно

10

(5

,

254492 2

с выходом и входом управляющей цифровой системы, которые-предназначены для стыковки с объектом управления.

Блок 1 согласования предназначен для организации обмена информацией между устройство и управляющей цифровой системой. Формирователи 26 и 27 предназначены для согласования уровней и временных характеристик сигналов, в линии связи, например, двухполярный трехуровневых сигналов межсистемного интерфейса по ГОСТ 18977-79 с уровнями и временными характеристиками сигналов логических элементов. Преобразователи 24 и 25 кодов предназначены для организации обмена последовательными кодами, например, по межсистемному интерфейсу по ГОСТ 18977-79. Инфор- маьщонный вход блока 1 согласования является входом входного формирователя 26, выход которого соединен с входом преобразователя 24 последовательного кода в параллельный, группа выходов преобразователя 24 является группой выходов блока 1 согласования , а управляющий выход преобразователя 24 является управляющим выходом блока 1 согласования. Группа входов блока 1 согласования является группой входов преобразователя 25 параллельного кода в последователь- ньй, выход которого соединен через выходной формирователь 27 с информа- ционньЕм выходом блока 1 согласова20

25

30

35

ния, а управляющий вход преобразователя 25 является управляющим входом блока 1.

Информационный регистр 2 предна40 значен для запоминания командной и числовой информации, поступающей в устройство из управляющей цифровой системы. Группа входов информационного регистра 2 соединена с груп45 пой информационных выходов блока 1 согласования.

Буферньй регистр 5 предназначен для запоминания кодов, выводимых на индикацию. Группа выходов буферного

5 регистра 5 соединена с группой входов блока 11 индикации.

Дешифратор 4 команд предназначен для расшифровки командной информации, поступающей из управляющей циф55 ровой системы. Выход дешифратора 4 команд соединен с входами начальной установки группы триггеров 7, группы счетчиков 15 сбоев и счетчика

6 времени, а группа выходов дешифратора 4 команд соединена с входами группы элементов НЕ 16 и счетными входами группы счетчиков 15 сбоев.

Счетчик 6 времени предназначен для формирования кодов временных интервалов и последовательностей импульсов различной частоты для синхронизации работы блоков.устройства Группа выходов счетчика 6 времени соединена с группой входов дешифратора 17 кода времени, а первый и второй выходы счетчика 6 соединены соответственно с управляющими входами регистра 3 команд и блока 1 со- гласования.

Группа триггеров 7 предназначена для запоминания команд, поступающих из управляющей цифровой системы. Выходы триггеров 7 соединены с первы- ми входами элементов И 8. 1 Группа элементов И 8 предназначена для формирования сигналов состояния управления при наличии соответствующих сигналов на выходах триг- геров 7 и группы дешифратора 17 кода времени. Выходы группы элементов И 8 соединены с информационными входами элементов 2t запрета.

Блок 9 предназначен для установ- ки признаковой части контролируемого параметра. Блок 13 предназначен для установки типа и кратности имитируемых сбоев функционирования объекта управления при приеме ко- манд от упразляющей цифровой системы Блок, 20 предназначен для установки типа имитируемой неисправности объекта управления. Блоки 9, 13, 20 конструктивно представляют собой, например клавиатуру.

Блок 10 сравнения предназначен для формирования сигнала записи в буферньй регистр 5 при совпадении . признаковой части параметра или ко- манды, передаваемой из управляющей цифровой системы, с кодом признака, установленным на блоке 9. Выход блока сравнения соединен с управляющим входом буферного регистра 5, а вторая группа входов блока 10 сравнения соединена с группой выходов клавиатуры индикации. Блоки 10 и 14 сравнения содержат группу элементов 28 равнозначности и элемент И 29, причем первые входы группы элементов равнозначности образуют первую группу входов блока сравнения

вторые входы группы элементов 28 ранозначности образуют вторую группу входов блока сравнения, выходы группы элементов 28 равнозначности соединены с группой входов элемента И 29, выход которого является выходом блока сравнения, а один иэ входов элемента И 29 является входо стробирования блока сравнения.

Блок 11 индикации предназначен для наглядного отображения контролируемых параметров. Блок 11 индикации содержит индикаторы, например светодиоды, один вывод которых соединен с полюсом источника питания устройства, а другой - с группой входов блока 11 индикации. Группа входов блока 11 индикации соединена с группой выходов буферного регистра 5.

Труппа счетчиков 15 сбоев предназначена для счета циклов выдачи команд из управляющей цифровой системы. Счетные входы счетчиков 15 сбоев соединены с группой выходов дешифратора 4 команд.

Группа блоков 14 сравнения предназначена для формирования сигналов прохождения команд при совпадении сигналов от счетчиков 15 сбоев и блока }3. Первые группы входов блоков 14 сравнения соединены с выходами счетчиков 15 сбоев, а их выходы соединены с единичными входами группы триггеров 7.

Группа элементов 21 запрета предназначена для блокировки сигналов состояния объекта управления при наличии соответствующих сигналов от блока 20. Управляющие входы элементов 21 запрета соединены с выходами блока 20. Выходы элементов 21 запрета соединены с группой входов регистра 3 команд.

Генератор 12 импульсов предназначен для формирования импульсов базовой частоты. Выход генератора тактовых импульсов соединен с входом элемента НЕ 18 и с счетным входом счетчика 6 времени.

Дешифратор 17 кода времени предназначен для формирования сигналов временных интервалов. Группа выходов дешифратора кода времени соединена с вторыми входами группы элементов И 8.

Инвертор 18 предназначен для формирования сигнала стробирования дешифратора 17 кода времени. Выход элемента НЕ 18 соединен с входом стробирования дешифратора 17 кода времени.

Группа элементов НЕ 16 предназначена для формирования сигналов стробирования блоков 14 сравнения. Выходы инверторов 16 соединены с входами стробирования блоков 14 сранения.

Элемент 19 задержки предназначен для задержки сигнала конца приема с управляющего выхода блока 1 согласования и формирования сигнала стробирования дешифратора 4 команд и блока 10 сравнения. Вход элемента 19 задержки соединен с управляющим выходом блока 1 согласования, а выход соединен с входами стробирова- ния дешифратора 4 команд и блока 10 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

На вход блока 1 согласования через информационный вход устройства 22 поступают последовательные коды параметров и команд, передаваемые цифровой управляющей системой в объект управления. Входной преобразователь 26 преобразует электрические сигналы, поступающие из канала связи, в сигналы логических О и 1, которые с выхода формирователя 26 поступают на вход преобразователя 24 последовательного кода в п 1раллельный.

Хранение параллельного кода во время цикла преобразования последовательного кода в параллельный осуществляется информационным регистром 2. Запись кода в информационный регистр осуществляется по сигналу конца приема, поступающему с управляющего выхода преобразователя 24 последовательного кода в параллельный. Для контроля информации, выводимой из управляющей цифровой системы, на блоке 9 устанавливается код признаковой части контролируемого параметра или команды. При этом, Ъ из наковая часть кода, принятого из управляющей системы, сравнивается блоком 10 сравнения с кодом, установленным на блоке 9.

Сравнение каждого разряда кода признака осуществляется соответствующим элементом 28 равнозначности. При совпадении всех рядрядов

4492S

кода признака и наличии на строби- рующем входе элемента И 29 сигнала стробирования бл,:к 10 сравнения формирует сигнал совпадения кода признака, которьй поступает на вход буферного регистра 5. По этому сигналу принятьй код фиксируется буферным регистром 5 и отображается блоком 11 индикации.

Поскольку в системах реального времени вывода информации из управляющей системы в объект управления обычно осуществляется циклически,

то последовательным перебором кодов признаков, например, адресов параметров на наборнике индикации можно проконтролировать ввод всех параметров. Для исключения возможности ложного срабатывания блока 10 сравнения во время смены информации в информационном регистре 2, сигнал стробирования блока 10 сравнения задержан относительно сигнала

записи в информационньм регистр 2 3jjeMeHTOM 19 задержки.

Командная информация, по которой объект управления осуществляет переход к различньпч этапам процесса управления, расшифровывается дешифратором 4, стробирование выходов которого также осуществляется сигналом, задержанным относительно сигнала записи в информационньм регистр 2.

По команде начальной установки на выходе дешифратора 4 формируется сигнал начальной установки группы триггеров 7, группы счетчиков 15 сбоев и счетчика 6 времени. С этого момента счетчик 6 времени начинает отсчет времени управления путем счета импульсов, поступающих от генератора 12. Дешифратор 17 кода времени формирует сигналы прохождения временных интервалов на своей группе выходов. На время срабатывания счетчика 6 времени сигналы на выходе дешифратора 17 кода времени блокируются сигналом, поступающим на его стробируюшдй вход с выхода элемента НЕ 18. По сигналам с группы выходов дешифратора 4 команд происходит срабатывание соответствующих счетчиков 15 сбоев. При совпадении кода на выходе счетчика 15 сбоев с кодом, установленным на блоке 13, блоком 14 сравнения формиру

7

ется сигнал прохождения команды от управляющей цифровой системы.

При имитации исправной работы объекта управления и связи, сигнал прохождения команды от управляющей системы формируется Е соответствии с установленным на блоке

13кодом, после первого же срабатывания счетчика 15.

При имитации сбоя объекта управления или канала связи, сигнал прохождения команды формируется блоком

14сравнения только после повторной выдачи команды и соответственно второго срабатывания счетчика 15 сбоев.

Таким образом, устанавливая различные коды на блоке 13 сбоев, можно имитировать одиночные, двойные и так далее сбои исполнения команд объектом управления и контролировать реакцию цифровой управляющей системы на эти типь; сбоев. Строби- рование блоков 14 сравнения осуществляется сигналами с выходов элементов НЕ 16,

Сигналы прохождения команд, формируемые группой 6JraKOB 14 сравнения, запоминаются группой -триггеров 7. При наличии сигнала прохождения команды от управляющей системы, на выходе соответствующего триггера 7 группы и сигнала окончания интервала времени, соответствующего окончанию данного этапа процесса управления на выходе дешифратора 17 кода времени, элементом И 8 группы формируется сигнал состояния объекта Управления.

С выхода элемента И 8 этот сигна поступает на информационный вход элемента 21 запрета. Для имитации неисправностей прохождение сигналов состояния через группу элементов 21 запрета .блокируется сигналами с наборника 20 неисправностей, поступающими на управляющие входы группы элементов 21 запрета.

Запись кода состояния в регистр 3 команд осуществляется циклически по сигналам с первого выхода счетчика 6 вре- ени. С грулпы выходов регистра 3 команд -код состояния через группу входов блока 1 согласования поступает на группу входов преобразователя 25 параллельного кода в последовательньй, который производи преобразование кода. Запуск преоб1254492

разователя 25 производится циклически по сигналам с второго выхода счетчика 6 времени. С выхода преобразователя 25 код состояния через выход- с ной формирователь 27 и выход 23 устройства передается в управляющую цифровую систему.

10

15

20

5

0

5

0

5

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет контролировать управляющие цифровые системы, обладает широкими функциональными возможностями за счет того, что для своей работы не требует специальных нештатных команд от управляющей системы, реализует режим контроля и отладки управляющей цифровой системы, работающей по штатным программам в реальном масштабе времени. Предлагаемое устройство позволяет отображать информацию, передаваемую управляющей цифровой системой в объект управления, и проводить откладку системы при имитации сбоев и отказов объекта управления. Кроме того, за счет упрощения структуры устройства достигается сокращение оборудования.

Формула изобретения

Устройство для отладки цифровых систем, содержащее блок согласования, информационньм регистр, регистр команд, буферньш регистр, дешифратор команд, группу триггеров, группу элементов И, счетчик времени и элемент задержки, причем вход и выход блока согласования являются соответственно информационными входом и выходом устройства, группа информационных выходов блока согласования соединена с группой информационных входов информационного регистра, выход Конец приема блока согласования соединен с входом записи информационного регистра, группа информационных выходов регистра команд соединена с группой информационных входов блока согласования, первьй выход дешифратора команд соединен с входами начальной установки триггеров группы, выход каждого триггера группы соединен с первым входом соответствующего элемента И группы, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности отладки, в устройство введены блок

задания сбоев, блок задания неисправностей, блок задания признака контролируемого параметра, блок индикации, группа счетчиков сбоев, группа блоков сравнения, группа эле- ментов НЕ, группа элементов запрета генератор тактовых импульсов, элемент НЕ, дешифратор кода времени и блок сравнения, причем группа информационных выходов информационно- го регистра соединена с группой информационных входов буферного регистра, группой входов дешифратора команд и первой группой входов блока сравнения, выход равенства которого соединен с входом записи буферного регистра,- группа выходов блока задания признака контролируемого параметра соединена с второй группой входов блока сравнения, выход бу- ферного .регистра соединен с входом блока индикации, каждый выход группы выходов дешифратора команд соединен со счетным входом соответствующего счетчика сбоя группы и через соответствующий элемент НЕ группы - с входом разрешения сравнения соответствующего блока сравнения группы информационньй выход каждого счетчика сбоев группы соединен с первым информационным входом соответствующего блока сравнения группы, каждьй выход группы выходов блока задания сбоев соединен с вторым входом соот10

твующего блока сравнения группы, выход каждого блока сравнения группы соединен с входом установки в 1 соответствующего триггера группы, выход генератора тактовых, импульсов соединен со счетным входом счетчика времени и через элемент НЕ - с входом стробирования дешифратора кода времени, выход дешифра- ратора команд соединен с входом начальной установки счетчика времени, группа информационных выходов счетчика времени соединена с группо информационных входов дешифратора кода времени, каждый выход дешифратора кода времени соединен с вторыми входами элементов И группы, выход каждого элемента И группы соединен с прямым входом соответствующего элемента запрета группы, первы и второй выходы кода времени счетчика времени соединены с входами записи соответственно регистра команд и блока согласования, каждый выход блока задания неисправностей соединен с инверсным входом каждого элемента группы, выходы которых соединены с соответствующими входами регистра команд, выход Конец приема блока согласования через элемент задержки соединен с входом разрешения сравнения блока сравнения и входом стробирования дешифратора команд.

Фиг.2.

Редактор И.Касарда

Составитель И.Сигалов Техред И.Попович

Заказ 4722/53

Тираж 671 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 3

Корректор М.Самборская

Устройство для отладки цифровых систем может быть использовано для имитации функционирования объекта управления при контроле и отладке управляющих вычислительных комплексов. Цель изобретения - повышение достоверности отладки за счет формирования более широкого спектра неисправностей и сбоев, поступающих на вход цифровой системы, работающей по ШТО.ТНОЙ программе в реальном масштабе времени. Цель изобретения достигается за счет введения в устройство группы счетчиков сбоев, группы инверторов, группы блоков сравнения, наборников сбоев, неисправностей и индикации, блока индикации, блока сравнения, генератора тактовых импульсов, инвертора, группы элементов запрета и депмфратора кода времени. Наиболее целесообразно применение устройства для контроля и отладки управляющих вьиислительных комплексов, работающих в реальном масштабе времени и осуществляющих двусторонний обмен информацией, с объектами управления по кодовым каналам связи. 3 ил. I (Л ю ел 4ii 4аь 00 tC