Генератор тестовой псевдослучайной двоичной последовательности Советский патент 1991 года по МПК G06F11/30 H03K3/84 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выработки перестраиваемых тестовых псевдослучайных двоичных последовательностей для контроля и диагностики цифровых объектов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет обеспечения изменения структуры и длины генерируемых последовательностей.

На чертеже представлена функциональная схема генератора тестовой псевдослучайной двоичной последовательности.

Генератор тестовой псевдослучайной двоичной последовательности содержит сумматор 1 по модулю два, регистр 2 сдвига, группу элементов И 3, группу

переключателей 4, первый счетчик 5, элемент 6 задержки, первый элемент ИЛИ 7, второй счетчик 8, второй элемент ИЛИ 9, элемент И 10, ключ 11 исходного состояния, генератор 12 тактов, ключ 13 пуска, формирователь 14 одиночного импульса, триггер 15, ключ 16 циклического повторения и блок 17 индикации.

Переключатели 44, 42,...4п представляют собой каждый типовые коммутационные элементы на три положения и два направления. Время задержки элемента 6 задержки должно быть несколько больше времени модификации счетчика 5 после прибавления единицы.

Генератор тестовой псевдослучайной двоичной последовательности работает в следующих режимах:

I

СЬ

со со

Г) самоконтроля;

2)получения неповторяющейся двоичной цоследователъности максимальной длины;

3)проверки и повышения полноты тестирования объекта контроля;

4)контроля объекта контроля.

1. В режиме самоконтроля генератора нажимают ключ 1I исходного состояния. В результате этого с выхода генератора 12 тактов через ключ 11 синхроимпульсы поступают на входы сброса регистра 2 сдвига, счетчика 5, счетчика 8, объекта 18 контроля и триггера 15. При этом на выходе блока 17 индикации при исправном устройстве наблюдают нулевой код.

Затем проверяют все устройство. Для этого ключ 16 циклического повторения устанавливают в положение, при котором выход переполнения счетчика 5 через ключ 16 соединяют с соответствующим входом элемента 9. Переключатели 4...4 устанавливают в первое положение,- при котором соответствующие входы элементов 3.,.3П через указанные переключатели соединяются с шиной нулевого потенциалаs а информационные входы (разряды) 5г . .5п счетчика 5 через указанные переключатели соединяются с шиной единичного потенциала. Нажимают ключ 13 пуска. При этом синхроимпульсы с генераторз 12 поступают через ключ 13 на формирователь 14, с выхода которого одиночный импульс поступает на первый вход элемента 7 и на установочный вход триггера 15. Указанный одиночный импульс через элемент 6 задержки поступает на вход записи счетчика 5 и обеспечивает запись во все разряды счетчика 5 единичного значения. Одновременно с этим установленный в единичное состояние триггер

15 открывает элемент 10, через который.с ства, который может быть получен за- синхроимпульсы с генератора 1 2 начинают поступать на вход управления сдвигом регистра 2 сдвига и на счетный вход счетчика 8. Каждый сдвиг информации, содержащейся в регистре 2, на один разрйд от первого (младшего) разряда к n-му (старшему) разряду сопрбвождается увеличением показания счетчика & на единицу. Указанные выше положения переключателей 4..,4Лзак50

рывают элементы З1...3п, через кото рые сигналы с выходов регистра 2 не поступают на группу входов обратных связей сумматоров 1 (разрыв обратных

55

благовременно с помощью исправного ( реального устройства.

Затем устанавливают переключатели 4J...4nB третье положение при небольших значениях п в конкретной реализации устройства - все переключатели одновременно; например, при пЈЮ и длительности одного такта 1 мкс, когда время контроля.устройства составляет (2П) тактов, или 1 с, что j почти мгновенно с точки зрения человека) . Осебенность проверки устройства при установке всех переключателей

4|...4

в третье положение от описан0

5

0

5

0

5

0

связей). Поэтому в каждом такте сдвига с сумматора 1 на информационный вход регистра 2 поступа ют единичные биты, соответствующие постоянному уровню логической единицы на входе сумматора 1, обеспечиваемого напряжением шины единичного потенциала. Процесс сдвига единиц в регистре 2 продолжается в течение 2 tt тактов до момента переполнения счетчика 3, сигнал переполнения которого поступает на счетный вход счетчика 5, который также вырабатывает сигнал переполнения, так как во всех разрядах счетчика 5 записаны единицы. Сигнал переполнения счетчика 5 через ключ 16, элемент 9 и вход сброса триггера 15 устанавливает этот триггер в указанное состояние и закрывает элемент 10. Процесс на этом завершается, а на выходе блока 17 индикации отображается код, соответствующий всем единицам в регистре 2.

Далее устанавливают переключатели 4.в.4 во второе положение, при котором соответствующие входы элементов 3,...3 п и информационные входы 5 ... 5 счетчика 5 через указанные переключатели соединяются с шиной единичного потенциала. Как описано выше, устанавливают устройство в исходное состояние и запускают его. Процесс протекает в устройстве аналогично описанному ранее, за исключением лишь того, что в этом случае работают все п обратных связей. При этом в каждом такте из 2 тактов сумматор 1 формирует сумму по модулю два единицы со всеми- п разрядами регистра 2. На выходе блока 3 7 индикации по завершении процесса должен отобразиться совершенно определенный код, соответствующий исправному состоянию устройй.с ства, который может быть получен за- 50

55

благовременно с помощью исправного ( реального устройства.

Затем устанавливают переключатели 4J...4nB третье положение при небольших значениях п в конкретной реализации устройства - все переключатели одновременно; например, при пЈЮ и длительности одного такта 1 мкс, когда время контроля.устройства составляет (2П) тактов, или 1 с, что j почти мгновенно с точки зрения человека) . Осебенность проверки устройства при установке всех переключателей

4|...4

в третье положение от описанных выше дйух первых случаев состоит в том, что в последнем случае осуществляется полная проверка счетчика 5 одновременно со всем устройством. Это происходит следующим образом. Как и в первых двух случаях, осуществляется установка устройства в исходное состояние и его пуск. Но после пуска во все разряды 5...5П счетчика 5 записывается не единица, а нуль, так как информационные входы каждого разряда через группу 4 переключателей соединены со своими выходами счетчика 5 (поразрядно, например, информационный вход первого разряда счетчика 5 соединен с единичным выходом этого же первого разряда счетчика 5; аналогично для всех других разрядов счетчика 5). Поэтому по сигналу записи кода, поступающему на счетчик 5 с элемента 6 задержки после нажатия ключа 13 пуска, во всех разрядах 5... 5 h счетчика 5 подтверждается нулевой код, установленный несколько ранее после нажатия ключа 11 исходного состояния. После переполнения счетчика 8 на счетный вход счетчика 5 поступает сигнал переполнения, что приводит к записи единицы в первый разряд 5 счетчика 5. Новое состояние счетчика 5 подтверждается через время задержки этого же сигнала переполнения, поступающего на вход записи счетчика 5 через элемент ИЛИ 7 и элемент за- . держки. Следующие 2 тактов наполнения счетчика 8 осуществляются по новому полиному кодирования, обусловленному включением в работу первой обратной связи с помощью первого разряда счетчика 5, открывающего элемент 3 через переключатель 4 д. Далее после каждого очередного переполнения счетчика 8 значение счетчика 5 увеличивается на единицу до переполнения счетчика 5 и завершения процесса Таким образом, в каждом очередном цикле наполнения счетчика 8 сумматора 1 и регистр 2 работают при новом сочетании обратных связей, т.е. по новому полиному кодирования.

Если же реализация устройства тре- бует относительно больших значений п, при которых время проверки устройства при установке переключателей 4....4 в третье положение становится недопустимо большим (например, при и при длительности такта, равной той же 1 мкс, время наполнения

0

5

0

5

счетчика 5 превышает 1 ч), столь же полная проверка легко реализуется в несколько этапов, когда часть переключателей группы 4 устанавливается в третье положение, а другая часть - в первое (или второе). Например, для тех же п 16 и длительности такта 1 мкс проверка может быть осуществлена в два этапа (на первом этапе восемь младших переключателей устанавливаются в положение 1, а восемь старших - в положение 3, а на втором - наоборот) . При этом время проверки каждого этапа 8с.

Важно подчеркнуть, что эталонное контрольное число, получаемое при выбранных положениях переключателей 4... 4ф строго индивидуально. Поэтому выбранное положение этих переключателей для различных этапов и их контрольные числа должны строго соответственно фиксироваться в инструкции по эксплуатации.

Выбранный выше порядок проверки устройства обусловлен главным образом целью наиболее ясного описания принципов работы устройства от простого

к сложному. Такой же порядок может быть использован и для самоконтроля устройства с одновременным получением при этом диагностической информации для самостоятельного восстановления.

Если же ремонт осуществляется в специальных организациях, то для определения , исправно устройство или неисправно, достаточно самоконтроль осуществлять сразу при установке переключателей Ьл...Ьп в третье положение. 2. В режиме получения неповторяющейся двоичной последовательности максимальной длины все переключатели 4,{...4jj устанавливают в третье положение, при котором единичные выходы S.t.Syi счетчика 5 соединяются поразрядно с входами элементов 3...3И, Работа этого режима подробно описана выше при полном самоконтроле устройства с установкой переключателей 44.. 4мв третье положение. Особенностью данного режима в сравнении с предыдущим состоит лишь в том, что в данном случае чем длиннее неповторяющаяся

двоичная последовательность, тем выше эффект псевдослучайной генерации. При n-разрядных регистре 2, и счетчике 5 и 8 максимальная длине неповторяющейся двоичной последовательности,

снимаемая с n-го выхода регистра 2, определяется числом тактов: 2 .

2. В режиме проверки и повышения полноты текстирования объекта контро- ля генератор используют следующим образом. Обязательным условием полного тестирования объекта 18 контроля является полное возбуждение каждого его элемента, т.е. обеспечение на входе

объекта 18 контроля таких воздействий, которые обеспечивали бы принятие всех возможных состояний Каждым элементом объекта.

Вначале выбирают полином генерации двоичных воздействий для данного конкретного объекта J8 контроля. Он может быть рекомендован (как, например, для микропроцессорных объектов следует использовать обратные связи 16, 12, 9 и 7 р.) или выявлен опытным путем. Каждая комбинация положений . переключателей 4....4 (кроме комбинации, когда все они находятся в перЕсли на всех выходах всех элементов объекта контроля имеются полные реакции, выбранный полином генерации удовлетворяет всем требованиям для данного объекта контроля и принимается для его тестирования. В соответствующей j, документации (эксплуатационной, ре- монтной и др.) фиксируют положения переключателей 4...4пдля данного объекта контроля.

Если же хотя бы на одном выходе некоторого элемента объекта контроля имеет место нулевая или недостаточно полная реакция, выбранный полином генерации для тестирования данного объекта контроля недостаточен. Его нужно

20

вом положении) соответствует конкрет- 25 дополнить другим полиномом генерации,

10

06998

де данного элемента объекта 18 контроля имеется полная реакция, выбранный полином генерации удовлетворяет необходимым требованиям по данному выходу данного элемента. Затем аналогично проверяют все другие выходы других элементов объекта контроля.

Если на всех выходах всех элементов объекта контроля имеются полные реакции, выбранный полином генерации удовлетворяет всем требованиям для данного объекта контроля и принимается для его тестирования. В соответствующей j, документации (эксплуатационной, ре- монтной и др.) фиксируют положения переключателей 4...4пдля данного объекта контроля.

Если же хотя бы на одном выходе некоторого элемента объекта контроля имеет место нулевая или недостаточно полная реакция, выбранный полином генерации для тестирования данного объекта контроля недостаточен. Его нужно

20

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выработки перестраиваемых , тестовых псевдослучайных двоичных последовательностей для контроля и диагностики. Целью изобретения является расгаирение функциональных возможностей за счет обеспечения изменения структуры и длины генерируемых последовательностей. С этой целью в генератор тестовой псевдослучайной последовательности, содержащей сумматор по модулю два, регистр сдвига, элемент И, триггер, и генератор тактов, введены группа элементов И, группа переключателей, два счетчика, элемент задержки, два элемента ИЛИ, ключ исходного состояния, ключ пуска, формирователь одиночного импульса, ключ циклического повторения и блок индикации. 1 ил.

ному начальному полиному. Причем, если ни один из переключателей не находится в третьем положении, начальный полином сохраняется неизменным на протяжении всего процесса генерации. В противном случае начальный полином после первого цикла наполнения счетчика 8 автоматически заменяется другим, определяемым кодом счетчика 5.

Итак, выбранный начальный полином устанавливается постоянно (без разрешения перестройки в процессе генерации) , т.е. путем установки переключателей 4{...4у, в положение, при кото30

35

40

ром обратная связь постоянно разомкнута, или в положение, при котором обратная связь постоянно замкнута. Затем поочередно к выходам каждого элемента исправного объекта 1 8 контроля подключа- зация их перечня

ют логический анализатор или сигнатурный. анализатор или другой прибор,позволя-

ющий констатироваты. полноту реакции данного элемента объекта контроля на данной генерации, и осуществляют наобеспечивающим проверку не возбужденного на предыдущем полиноме элемента объекта контроля. Для этого с помощью переключателей 4...4И назначают другой полином генерации (в простейшем случае любой другой) и проверяют г только не возбужденный ранее выход конкретного элемента. При безуспешном тестировании назначают новый полином и вновь анализируют реакцию, пока дан ный выход не окажется полностью возбужденным. Соответствующий этому поли ном (или проще - режим переключателей 4...4П) и есть искомый дополнительный полином. Возможной ситуации,когда для полного возбуждения всех элементо объекта контроля требуетея использование большого числа различных полиномов . Тогда целесообразна минимиПолучив минимизированный перечень используемых полиномов, определяют окончательно положения переключателей обеспечивающие в едином авточальную установку генератора /предпо- 50 t И

, матизированном процессе генерирование полагается, что начальную установку ,

всех необходимых двоичных наборов по

объекта контроля также уже осуществ-

.каждому .из полученных полиномов. Для

ляли либо автономно либо через специ- . .

., этого переключатели 4«...4П устанав- альный выход установки в нуль объек- .

„ ,, ливают следующим образом:

та контроля, предусмотренный в гене- 55;

vт г f jг- о гтлгтп в ог тлл т

ратореJ и его пуск (так же, как это делалось раньше). В результате на вход объекта 18 контроля выдаются 2 различных кодовых наборов. Если на выхов первое положение устанавливают все те переключатели, которые соответствуют постоянно неиспользуемым обратным связям (для всех полиномов);

0

5

0

зация их перечня

обеспечивающим проверку не возбужденного на предыдущем полиноме элемента объекта контроля. Для этого с помощью переключателей 4...4И назначают другой полином генерации (в простейшем случае любой другой) и проверяют г только не возбужденный ранее выход конкретного элемента. При безуспешном тестировании назначают новый полином и вновь анализируют реакцию, пока данный выход не окажется полностью возбужденным. Соответствующий этому полином (или проще - режим переключателей 4...4П) и есть искомый дополнительный полином. Возможной ситуации,когда для полного возбуждения всех элементов объекта контроля требуетея использование большого числа различных полиномов . Тогда целесообразна минимиПолучив минимизированный перечень используемых полиномов, определяют окончательно положения переключателей обеспечивающие в едином авто t И

- о гтлгтп в ог тлл т

в первое положение устанавливают все те переключатели, которые соответствуют постоянно неиспользуемым обратным связям (для всех полиномов);

91640699

- во второе положение устанавливают все те переключатели, которые соответствуют постоянно используемым обратным связям (для всех полиномов); - все оставшиеся переключатели уст танавливают в третье положение.

Автоматическое поочередное пере- ключение обратных связей осуществля- ется путем специального управления или (обратная связь может находиться в трех различных состояниях: замкнутом, разомкнутом и переменном, т.е. переходить из одного состояния в дру- roe при замене многочлена обратных связей). Ниже рассматривается пример получения составной последовательности, при и при использовании четырех различных многочленов обратных

ев язей:

т

при

Конечное

состояние1101

FO

1 + х

F 7„

+ х + х

000010111101 00001 01 ООН 0111 , Оставшиеся переключатели 4 - 4, переводят в третье положение потому, что каждый из них в используемых полиномах (вариантах ОС) должен обеспечивать и замыкание и размыкание соответствующей обратной связи (т.е. не может быть с постоянным логическим уровнем первых двух положений). При этом необходимо стремиться выбрать такую совокупность полиномов, при которой было бы как можно меньше разрядов в третьем положении.

вугощими входами объекта контроля, i Кроме того, к объекту контроля подключают прибор, с помощью которого анализируют ответные реакции этого объекта.

Затем в соответствии с инструкцией

устанавливают переключатели 4...4 п в требуемые положения и нажимают последовательно ключи исходного состояния 11 и пуска 13. Все процессы гене

10 + х + х и F.

1 + X + X9 +

Для этого устанавливают в положеQ5

переключатель 4р, т.к. посто0

ния:

1янно используется обратная связь чет вертого разряда во всех заданных полиномах;

2- переключатель 2р, т.к. постоянно не используется обратная связь второго разряда во всех заданных полиномах;

3- переключатель Зр, т.к. в заг данных полиномах обратная связь f третьего разряда используется не везде.

При этом в режиме однократной генерации формируется следующая составная последовательность (как и ранее - старший разряд справа):

J

30

35 40

Исходное

состояние

000011101100101 0000111100001111 0000 рации воздействий при этом протекают так же, как и в подробно описанном выше режиме самоконтроля.

Если применяемый анализатор реакций объекта требует детерминирован

ного тестирования fоднократной.выдачи всего перечня тестовых воздействий без зацикливания в целом, без остановов или без критерийных повторов отдельных воздействий), ключ 16 генератора должен быть разомкнут. При использовании в качестве анализатора прибора, требующего циклического повторения воздействий (например, при использовании осциллографа), ключ 16 замыкают.

Форму л.а изобретения

Генератор тестовой псевдослучайной двоичной последовательности, содержащий сумматор по модулю два, регистр сдвига, элемент И, триггер и генератор тактов, причем выход сумматора по модулю два соединен с информационным входом регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу элемента И, первый и второй входы элемента И -, соединены соответственно с выходом генератора тактов и прямым выходом триггера, отличающийся, тем,

II.164

что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения изменения структуры и длины генерирую емых последовательностей, в него вве- дены группа элементов И, группа переключателей, два счетчика; элемент задержки, два элемента ИЛИ, ключ исходного состояния, ключ пуска, формирова- тель одиночного импульса, ключ цикли- ческого повторения и блок индикации, при этом выход регистра сдвига подключен к первым входам элементов И . группы, входу блока индикации и явля

го счетчика подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого Злемента ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ под ключен к выходу формирователя одиноч ного импульса, который также соедине с установочным входом триггера, вход сброса триггера подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход ко торого соединен с выходом ключа циклического повторения, первый вход ко торого подключен к выходу переполнения первого счетчика, счетный вход

ется информационным выходом генерато- 15 первого счетчика соединен с выходом

0

ра, выходы элементов И группы соединены с группой входов сумматора по модулю два, вход которого подключен к шине единичного потенциала генератора, вторые входы элементов И группы соединены с первыми выходами одноименных переключателей группы; вторые выходы переключателей группы подключены к информационным входам первого счетчика, прямые разрядные информационные 25 выходы первого счетчика соединены с первыми и вторыми входами одноименных переключателей группы, третьи, четвертые и пятые входы каждого переключателя группы подключены к шине единичного потенциала генератора, шестые входы переключателей группы соединены с шиной нулевого потенциала генератора, вход управления записью перво30

переполнения второго счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход генератора тактов подключен к пе вым входам ключей исходного состояни и пуска, вторые входы которых и ключ циклического повторения соединены с шиной нулевого потенциала генератора выход ключа пуска подключен к входу формирователя одиночного импульса, выход ключа исходного состояния соединен с вторым входом второго элемен та ИЛИ и входами сброса первого ивторого счетчиков и регистра сдвига и . является выходом установки в нулевое состояние генератора, выход элемента И подключен к счетному входу второго счетчика и является тактовым вы ходом генератора.

12

го счетчика подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого Злемента ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу формирователя одиночного импульса, который также соединен с установочным входом триггера, вход сброса триггера подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом ключа циклического повторения, первый вход которого подключен к выходу переполне ния первого счетчика, счетный вход

первого счетчика соединен с выходом

0

5

0

переполнения второго счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход генератора тактов подключен к первым входам ключей исходного состояния и пуска, вторые входы которых и ключа циклического повторения соединены с шиной нулевого потенциала генератора выход ключа пуска подключен к входу Л формирователя одиночного импульса, выход ключа исходного состояния соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и входами сброса первого ивто рого счетчиков и регистра сдвига и . является выходом установки в нулевое состояние генератора, выход элемента И подключен к счетному входу второго счетчика и является тактовым выходом генератора.