Устройство для контроля цифровыхОб'ЕКТОВ Советский патент 1981 года по МПК G06F11/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦИФРОВЫХ ОБЪЕКТОВ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для кодирования логического состояния цифровых систем, их контроля и поиска в них неисправных компонентов (соединительных элементов, микросхем, типовых элементов замены и модулей, устройств и подсистем и т.д.).

Известно устройство, преднаэна; ченное для обнаружения неисправных модулей в цифровых системах, ймекицее общий с цифровым объектом генератор тактовой частоты и анализирунядее ограниченное, раз и навсегда выбранное число контрольных точек цифрового .объекта (выбранные точки жестко связаны со входом устройства) til,

Недостатками такого устройства является невозможность использования его в наиболее широко распространенных асинхронных системг1Х, а также невозможность осуществлять диагностику с точностью до типового элемента замены в цифровых объектах, построенных на элементной базе со средней и низкой степенью интеграции, диагностика которых требует анализа относительно болыдого и не

всегда предсказуемого числа контрольных точек.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

5 устройство, позволяющее снимать двоичный сигнал с любого контакта цифрового объекта, построенного на элементной базе с любой степенью интеграции и осуществлять диагностику

10 цифрового объекта с любой степенью диагностического разрешения f 2 .

Однако это устройство может быть использоаано для кодирования, контроля и диагностики только синхронных

15 цифровых объектов. А на практике широко распространены асинхронные цифровые объекты, к которым относится также большинство сложных цифровых систем. Любую асинхронную цифровую систему можно разбить на синхронные и асинхронные участки. При использовании вышеуказанного устройства для кодирования, контроляи диагностики каждого отдельного синхронного участка асинхронной системы необходимо его синхронизировать с данным синхронным- участком. Асин, хронные участки в синхронных цифровых системах составляют главным

30 образом интерфейсные элементы (узлы, блоки и даже целые устройства обмена) , работа которых тактируется несколькими генераторами. Эти участки не могут кодироваться, контролироваться и диагностироваться устройством, в основе которого положен известный метод сигнатурного анализа Цель изобретения - расширение экс плуатационных возможностей устройств путем обеспечения возможности кодиро вания, контроля и диагностики асинхронных цифровых систем. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля цифровых объектов, содержащее регист сдвига, сумматор, блок управления, блок индикации, пульт управления, причем первый выход блока управления соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом регистра сдвига, второй выход блока управления соединен со вторым входом регистра сдвига, первый выход которого соединен со вторы входом сумматора, первый выход пульт управления соединен с третьим входом регистра сдвига и пятым входом блока управления, введены первый коммутато счетчик, формирователь одиночного импульса, задающий генератор и второ коммутатор, причем первый и второй рходы счетчика соединены соответственно с первым выходом блока управле ния и с первым выходом пульта управления, первый выход счетчика соединен с первым входом первого коммута тора, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторым выходом регистра сдвига и вторым вы ходом пульта управления, а выход входом блока индикации, второй выхо счетчика соединен с первым входом второго коммутатора, второй вход ко рого соединен с третьим выходом пул та управления, первый выход которог соединен со входом цифрового объекта, третий, четвертый, пятый и шестой входы второго коммутатора соеди нены с группой выходов цифрового объекта, а первый, второй, третий и четвертый выходы второго коммутатора соединены соответственно с пер вым, вторым, третьим и четвертым входами блока управленир, выход задснощего генератора соединен с седьмым и восьмым входом второго ко мутатора и с первым входом формиров теля одиночного импульса, второй и третий входы которого соединены соотве -ственно с первым и четвертым выходами пульта управления- а выход с девятым входом второго коммутатора. Поставленная цель достигается также тем, что блок управления содержит Усилители, триггеры и элементы И, при этом входы каждого три гера являются входами блока управления, выход первого и второго усилителя подключены к первым входам соответствующего элемента И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу триггера, входы которого подключены к соответствующим выходам второго и третьего усилителей, п-й вход триггера является входом блока управления, выходы элементов И являются выходами блока управления. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства кодирования, контроля и диагностики цифровых систем; на фиг. 2 и 3 - примеры реализации блока управления и пульта управления соответственно. Предлагаемое устройство содержит .регистр 1 сдвига, сумматор 2, блок 3 управления, блок 4 индикации, пульт 5 управления, первый коммутатор б, счетчик 7 и второй коммутатор 8. Кроме того, устройство содержит формирователь 9 одиночного импульса и задакиций генератор 10. Цифровой объект 11 не входит в состав устройства и приводится лишь для пояснения работы устройства. Блок 3 управления предназначен для приема, усиления и формирования управляющих сигналов и входной динамической последовательности. В соответствии с назначением блок 3 управления содержит четыре несвязанных уси.лителя 12-15, триггер 16,выход которого соединен со входами элементов И 17 и 18, а на их входы через усилители 14 и 15 подаются управляющие сигналы Старт 19 и Стоп -20. При получении сигнала Старт 19 триггер 16 открывает элементы И 17 и 18, п)ри получении сигнала Стоп 20 закрывает. Через элемент И 17 проходит входная динс1мическая последовательность 21, а через элемент И 18 - управляющие сигналы.Синхронизация 22. Триггер 16 имеет вход 23 установки в ноль. Элемент И 17 пропускает динамическую последовательность 21 через выход 24 на выход блока 3 управления на интервале времени, который начинается по сигналу Старт 19 и заканчивается по сигналу Стоп 20. Элемент И 18 пропускает на том же интервале времени сигналы Синхронизация 22 через выход 25 на второй выход блока 3 управления, представляющие собой тактирующие управляющие импульсы, совпадающие по частоте и фазе с сигналами Синхронизация 22. Пульт 5 управления представляет собой обычную ключевую схему, состоящую из четырех независимых ключей 26-29. При замыкании Кс1ждого из ключей вместо управляющего потенциала логического нуля 30 на соответствующие выходы 31-34 пульта 5 управления выдается управляющий.потенциал логической единицы 35. Клюси 26 и 29 выполняются без фиксации положения выдачи потенциала логической единицы, а ключи 27 и 28 - с фиксацией таковог.

Блок 4 индикации предназначен для. дешифрации двоичного кода, полу«аемого (как результат преобразования входной динамической последовательности) на регистре сдвига 1 или счетчике 7 в семисегментный десятичный кед, удобный для визуального восп)иятия человеком. В соответствии с назначением блок 4 индикации содержит дешифратор, на вход которого поступает двоичный код и семисегментные светодиоды, связанные по входу с выходом дешифратора. Вместо семисегментныхсветодиодов могут быть использованы другие индикационные элементы, например-декатроны и др.

Первый коммутатор б представляет собой типовой блок коммутации на два положения, п направлений и с управляющим входом, где п - любое число. .

Счетчик 7 представляет собой типовой п-разрядннй счетчик импульсов, второй коммутатор 8 - типовой коммутатор на два положения, четыре направления с управляющим входом.

Формирователь 9. одиночного импуль са представляет собой типовой элемент, формирующий на своем выходе из непрерывной последовательности импульсов только один импульс, совпадащий с подачей на вход формирователя 9 сигнала, разрешающего выработку одиночного импульса.

Задающий генератор 10-представляет собой типовой кварцевый генератор, вырабатывающий непрерывную последовательность стандартных импульсов, удовлетворяющих требованиям по амплитуде и крутизне фронтов как для самого устройства, так и для цифрового объекта 11 и с частотой следования не ниже граничной частоты следования импульсов в цифровом объекте 11 и не выше граничной частоты следования импульсов, определенно для элементной базы устройства.

Кодирование логического состояния асинхронного цифрового объекта 11 осуществляется путем преобразования. двоичных сигналов, снимаемых с характерных точек цифрового объекта, двумя способами: сигнатурным анализо (для синхронных участков- асинхронtioro цифрового объекта 11) и переходным счетом (для асинхронных участков асинхронного цифрового объекта 11).

Преобразование (кодирование) двоичных сигналов способом сигнатурн го. анализа осуществляется следующим образом.

Третий, четвертый и пятый входы второго коммутатора 8 соединяются с заранее определенными и постоянными для данного синхронного участка выходами (в дачном случае первый, второй и третий выходы-цифрового объекта). Шестой вход второго коммутатора 8 соединяется при помощи автощупа или ручного щупа, снабженного иглой, с выбранной точкой анализируемого синхронного участка (в данном случае четвертый выход цифрового объекта 11).

На пульте 5 управления делаются установки, обеспечивгшмцие выдачу с его второго выхода 32 управляющего сигнала 30 на третий вход первого коммутатора 6, с третьего выхода 33 управляющего сигнала 3D на второй вход второго коммутатора 8 и с его первого выхода 31 .сигнала установки в-ноль 35 самого устройства и цифрового объекта 11. Управляющий сигнал 30 со второго выхода: 32 пульта 5 управления .обеспечивает- прохождение п-разрядного кода со второго входа первого коммутатора б на его выход. Управляющий сигнал 30 с третьего выхода 33 пульта 5 управления обеспечивает коммутацию третьего, четвертого, пятого и шестого входов второго коммутатора -8 с его первым, вторым, третьим и четвертым выходами. СигнсШ установки в ноль 35 с первого выхода 31 пульта 5 управления разрешает начало стиму ляции цифрового объекта 11. Средства стимуляции могут быть как внутренними, встроенными в цифровой объект, так и внешними.

Указанный сигнал установки в ноль и начале стимуляции цифрового объекта 11 является сигналом дистанционного управления цифровым объектом 11 Это наиболее удобный вариант управления объектом 11. Возможен и другой вариант: управление непосредственно с пульта самого объекта. Кроме того, для комбинационных цифровых объектов 11 необходимость в установке их исходного состояния отпадает.

В результате возбуждения цифровог объекта 11 в его выбранной точке во времени разворачивается совершенно определенный, соотвётствущий стимули:рующему возбуждению, динамический процесс - двоичная последовательност которая поступает на шестой вход второго коммутатора 8 и затем на четвертый вход 21 блока 3 управления. На первый, второй и третий входы блока 3 управления с соответствующих выходов второго коммутатора 8 поступают также от цифрового объекта 11 управляющие сигналы Стоп 20, Старт 19 и Синхронизация 22. В блоке 3 управления снимаемая с выбранной точки цифрового объекта 11 двоичная последовательность усиливается, формируется и ограничивается сигналами Старт 19, Стоп 20, а затем с первого выхох1а 24 блока 3

управления поступает на первый вход сумматора 2, где суммируется по модулю два со значениями разрядов сдвигового регистра 1, поступающих с его первого выхода на второй вход сумматора 2, По тактирующим управляющим импульсам 25, поступающим на второй |ВХОд регистра 1 сдвига со второго выхода блока 3 управления, содержимо регистра 1 сдвига сдвигается по каждому импульсу на один разряд от младших .разрядов к старшим, и при этом JB младший разряд регистра 1 сдвига записывается результат суммирования, поступающий с выхода сумматора 2 на первый вход регистра 1 сдвига. Со второго выхода 25 блока 3 управления тактирующие управляющие импульсы выдаются только в интервале времени меду импульсами Старт 19 и стоп 20 определяющими интервал преобразовани двоичной последовательности.

Таким образом, по концу интервала преобразования прекращается прием информации в регистр 1 сдвига с вы.хода сумматора 2 и сдвиги информации в нем. Содержимое регистра 1 сдвига результат преобразования двоичной последовательности - через его второ выход передается на второй вход первого коммутатора б и далее через его выход на блок 4 индикации, осуществляющий преобразование двоичного кода в десятичный и высвечивание Последнего ключевого слова.

Преобразование двоичных сигналов способом переходного счета осуществляется следующим образом.

Четвертый и шестой входы второго коммутатора 8 соединяются с четвертым выходом цифрового объекта 11. Управляющие сигналы Стоп и Синхронизация в данном случае не используются. На пульте 5 управления делаются установки, в результате которых управляющий сигнал 35 с его второго выхода 32 обеспечивает прохождение п-разрядного кода с первого входа первого коммутатора б на его выход. Управляющий сигнал 30 с третьего выхода 33 пульта 5 управления на второй вход второго коммутатора 8 обеспечивает коммутацию третьего, четвертого, пятог9 и шестого входов второго коммутатора 8 с его первым, вторым, третьим и четвертым выходами. Сигнал установки в ноль 35 с первого выхода 31 пульта 5 управления, устанавливающий в ноль уст йство и цифровой объект 11, разрешает начало стимуляции последнего.

В результате возбуждения цифровог объекта 11 в его выбранной точке во времени разворачивается совершенно определенный, соответствующий стимулирующему возбуждению, динамический процесс. Соответствующая двоичная последовательность поступает на шеетой вход второго коммутатора 8 и затем на четвертый вход 21 блока 3 управления для его усиления и формирования. Далее с первого выхода 24 блока 3 управления импульсы двоичной последовательности поступают на первый вход счетчика 7, определяющего число переходов двоичной последовательности от нуля к единице или от единицы к нулю или и то и другое. Счет переходов сигналов осуществляется на интервале стимуляции, имеющем начгило и конец. Содержимое счетчика 7 (результат преобразования двоичной последовательности) через его первый выход передается на первый вход первого коммутатора б и далее через его выход на блок 4 индикации , осуществляющий преобразование двоичного кода в десятичный и высвечивание ключевого слова.

Аналогичным образом могут быть .получены ключевые слова для всего перечня характерных точек цифрового объекта 11, необходимых для его контроля и диагностики. Эталонные ключевые слова получаются на этс1 1онном цифровом объекте 11 и фиксируются либо на соответствующей схеме, либо на специальной графе или в таблице, либо непосредственно возле контактов цифрового объекта 11. Контроль цифрового объекта, а также поиск неисправных компоненгЪв в нем осуществляется путем описанного выше процесса кодирования динамики работы цифрового объекта и сравнения реальных ключевых слов с эталонными. Неисправный компонент цифрового обьекта 11 имеет на своем входе реальные ключевые слова, совпадающие с эталонными, на выходе - реальные ключевые слова, не совпадающие с эталонными.

Для более.эффективного использования устройства в целях кодирования, контроля и диагностики асинхронных цифровых систем используется режим его оперативного самоконтроля. Процесс автономного контроля предлагаемого устройства заключается в следующем. На пульте 5 управления делаются установки, в резуог тате которых управляющий сигнал 30 с его второго выхода 32 обеспечивает прохождение п-разрядного кода со второг входа первого коммутатора 6 на его выход, управляющий сигнал 35 с третьего выхода 33 пульта 5 управления обеспечивает коммутацию первого, девятого, седьмого и восьмого входов второго коммутатора 8 с его первым, вторым, третьим и четвертым выходами. Все входные сигналы устройства Стоп, Старт, Синхронизация и двоичная последовательность вырабатываются самим устройством и подаются соответственно на первый девятый, седьмой и восьмой входы второго коммутатора 8 в следующей очере ности. С выхода задающего генератора 10 непрерывная последовательность импульсов подается на седьмой и восьмо входы второго коммутатора 8 и далее через его третий и четвертый выходы на третий 22 и четвертый 21 входы блока 3 управления. Однако до момента выработки сигнала Старт двои 1ные сигналы на первом 24 и втором 25 выходах блока 3 управления отсутствуйт.На пульте 5 управления делают ся установки, в результате которых управляющий сигнал 35 с его первого выхода 31 выдается на третий вх регистра 1 сдвига, на второй вход счетчика 7, на второй вход формирователя 9одиночного импульса, на пятый вход 23 блока 3 управления и на выход цифрового объекта 11, чем обеспечивается установка в ноль устройства и цифрового объекта 11. Управляющий сигнал с четвертого выхода 34 пульта 5 управления въедает ся на третий вход формирователя 9 од ночного импульса и разрешает формиро ванне одиночного импульса. Повторная подача сигнала на третий вход формирователя 9 не приводит к выработке одиночного импульса, пока формирователь 9 не будет установлен, в исходное состояние сигналом установки в ноль. При этом с выхода формировате-.ля 9 одиночный импульс поступает в качестве сигнала Старт на девятый вход второго коммутатора 8 и далее с его второго выхода на второй вход 19 блока 3 управления. По сигналу Старт 19 в блоке 3 управленияразмещаются сигналы, поступившие в качестве сигналов Синхронизация 22 и Двоичная последовательность 21, и выдаются со второго 25 и первого 24 выходов блока 3 управления на второй вход регистра 1 сдвига и на первые входы сумматора 2 и счетчика 7 соответственно, на которых осуществляются параллельно преобразования двоичной последовательности способом сигнатурного анализа и методом переходного счета, как описано выше. При переполнении счетчика 1 с его второго выхода выдается сигнал переполнения, поступающий на первый вход второго коммутатора 8 в качестве сиг нала Стоп и далее через его первый выход на первый вход 20 блока 3 управления, осуществляющий разрещени В блоке 3 управления сигналов Синхр низация 22 и Двоичная последовательность 21. При этом прекращается преобразование двоичной последовательности на сдвиговом регистре 1 и счетчике 7, и на блоке 4 индикации высвечивается ключевое.слово, соответствующее логическому состоянию устройства При совпадении получанного ключевого слова с эталонным с вероятностью порядка 0,99 устройство исправно и может быть использовано для кодирования, контроля и диагностики цифровых объектов. При несовпадении полученного ключевого слова с эталонным устройство неисправно и должно быть восстановлено. Предлагаемая структура устройства расширяет его эксплуатационные возможности позволяет использовать в режиме оперативного самоконтроля,что повышает степень готовности устройства к работе. Предлагаемое устройство позволяет кодировать логическое состояние, осуществлять эффективный контроль и диагностику синхронных и асинхронных участков асинхронных цифровых объектов, а также кодировать, контролировать и диагностировать синхронные цифровые объекты комбинированным способом, т.е. при одновременном ис пользовании ключевых слов, полученных способом переходного счета и способом сигнатурного анализа, для каждой точки объекта. Формула изобретения Устройство для контроля цифровых объектов, содержащее регистр сдвига, сумматор, блок управления, блок индикации, пульт управления, причем Первый выход блока управления соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом -регистра сдвига, второй выход блока. управления соединен со вторым входом регистра сдвига, первый выход которого соединен со вторым входом сумматора, первый выход пульта управления соединен с третьим входом регистра сдвига и пятым входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей устройства за счет обеспечения возможности контроля асинхронных цифровых систем, устройство содержит первый коммутатор, счетчик, формирователь одиночного импульса, задающий генератор и второй коммутатор, причем первый и второй входы счетчика соединены соответственно с первым выходом блока управления и с первым выходом пульта управленияj первый выход сче1чика соединен с первым входом первого коммутатора/ второй и третий входы которого соединены соответственно со вторым выходом регистра сдвига и вторым выходом пульта управления, а выход - во входом блока индикации, второй выход счетчика соеинен с первым входом второго коммутатора, второй вход- которого соедиен с третьим выходом пульта управения, первый выход которого соедийен со входом цифрового объекта, третий, четвертый, пятый и шестой входы второго коммутатора соединены с группой выходов ЦИФР9ВОГО объекта, а первый, второй, третий и четвертый выходы второго коммутатора соедшгены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами, блока управления, выход задакадего генератора соединен с седьмым и восьмым входом второго укоммутатора и с первым входом формирователя одиночного импульса, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и четвертым выходами пульта управления, а выход - с девятым входом второго коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. 235-153, опублик. 1976 (прототип)

4r.J

3