Перспективы развития ПК

 

  

Таблица 5

Состояние регистра ИР27

 

Режим работы	Вход C	Вход /PE	Вход Dn	Выход Qn
Загрузка “1”	­	0	1	1
Загрузка “0”	­	0	0	0
Хранение	­	1	X	Qn’
	X	1	X	Qn’

 

  

 

В качестве управляющего устройства необходим дешифратор с  количеством входов 3, количеством  выходов не менее 7 и быстродействием <100мкс. Этим требованиям соответствует микросхема К555ИД7¹⁵. Это двоично-десятичный дешифратор-де мультиплексор, преобразующий трехразрядный код A0...A2 в напряжение низкого уровня, появляющееся на одном из восьми выходов /0.../7. Эту же микросхему можно выбрать в качестве дешифратора в устройстве коммутации питания как в цепи “+” питания, так и в цепи GND.

Микросхема выполнена  в пластмассовом корпусе 238.16-2 с  двухрядным вертикальным расположением  выводов¹⁶.

Электрические параметры  микросхемы К555ИД7 приведены в таблице 6, условное графическое обозначение на (рис. 7), назначение выводов - в таблице 7. 

Таблица 6

Электрические параметры микросхемы К555ИД7

 

Uпит., ном., В	5
U0вых., не более, В	0.48
U1вых., не менее, В	2.9
I0вх., не более, мА	-0.36
I1вх., не более, мА	0.02
Iпот., не более, мА	10
T1.0зд.р., не более, нс	41
T0.1зд.р., не более, нс	27

 

  

 

 К555ИД7

Рис. 7.  Дешифратор К555ИД7 (обозначение)

Таблица 7

Назначение выводов

 

1	Вход данных A0
2	Вход данных A1
3	Вход данных A2
4	Вход разрешения /E1
5	Вход разрешения /E2
6	Вход разрешения E3
7	Выход данных /7
8	GND
9	Выход данных /6
10	Выход данных /5
11	Выход данных /4
12	Выход данных /3
13	Выход данных /2
14	Выход данных /1
15	Выход данных /0
16	“+” питания

 

  

 

Для считывания данных с выводов испытуемой микросхемы  (для перевода 4-битного кода в 8-битный) необходимы двухвходовые 4-канальные мультиплексоры без инверсии, с суммарным числом считываемых бит - 32 и быстродействием <100мкс. Этим требованиям соответствуют 4 микросхемы К555КП11 [12; 78].

Микросхема выполнена  в пластмассовом корпусе 238.16-2 с  двухрядным вертикальным расположением  выводов.

Электрические параметры  микросхемы К555КП11 приведены в таблице 9, условное графическое обозначение (см. рис. 8), назначение выводов - в таблице 10, состояния мультиплексора КП11 - в таблице 11. 

Таблица 9.

Электрические параметры  микросхемы К555КП11

 

Uпит., ном., В	5
U0вых., не более, В	0.48
U1вых., не менее, В	2.5
I0вх., не более, мА	-0.76
I1вх., не более, мА	0.02
I0пот., не более, мА	13.6
I1пот., не более, мА	9.7
t1.0зд.р., не более, нс	21
t0.1зд.р., не более, нс	18

 

 

 

 

 

 

 К555КП11

Рис. 8.  Мультиплексор  К555КП11 (обозначение)

Таблица 10.

Назначение выводов

 

1	Вход адреса данных S
2	Вход данных I 1a
3	Вход данных I2a
4	Выход данных Ya
5	Вход данных I1b
6	Вход данных I2b
7	Выход данных Yb
8	GND
9	Выход данных Yc
10	Вход данных I1c
11	Вход данных I2c
12	Выход данных Yd
13	Вход данных I1d
14	Вход данных I2d
15	Вход разрешения трансляции данных на выходы /E0
16	“+” питания

 

 

Таблица 11.

Состояние мультиплексора КП11

 

			Входы				Выходы
1.				2.	3.	4.	5.
/E0				S	I1	I2	Y
1				X	X	X	Z
1.				2.	3.	4.	5.
0				0	0	X	0
0				0	1	X	1
0				1	X	0	0
0				1	X	1	1

 

          Выбор программных средств.

В настоящее время  существует большой выбор различных  программных средств. При этом каждое из них имеет свою область применения. Например, для написания системных  драйверов используются языки программирования низкого уровня (Assembler, Forth), так как работа таких программ идет в реальном времени, и для своевременной обработки данных требуется большое быстродействие драйвера-программы. Для написания удобных интерфейсов программ, а также программ, связанных с ведением баз данных, где не требуется столь высокого быстродействия, используются языки программирования высокого уровня (Clipper, Pascal, FoxPro, C++, Visual Basic). Т.е. выбор тех или иных программных средств реализации зависит конкретно от поставленной задачи и возлагаются на программиста, решающего эту задачу.

При проектировании данного  устройства, для написания подпрограмм  обмена информацией между проектируемым  устройством и компьютером было решено использовать Assembler (процессора 80286).

При этом сохраняется  возможность использования для  этой цели морально устаревших в настоящее время компьютеров на базе процессоров 80286 и 80386, имеющихся в достаточном количестве на предприятиях, работающих в операционной системе MS-DOS. Также (при использовании соответствующих микропроцессоров и программных средств) этим обеспечивается максимальная транспортабельность программы при создании интерфейсов под другие операционные системы (OS/2, Windows 95, Windows NT, Unix и пр.).

Ассемблер представляет собой язык программирования низкого  уровня, в котором программист пишет инструкции, управляющие работой процессора. При помощи программы-компилятора эти инструкции переводятся в машинный код, исполняемый непосредственно процессором. В число команд Ассемблера входит самый минимальный набор (команды перехода, вызова подпрограмм и возврата из них, работы с регистрами, памятью, арифметические операции, логические операции, операции сдвига, сравнения, работы с портами ввода/вывода)¹⁷.

Для написания интерфейса программы поддержки данного  устройства возможно использование любого из языков программирования высокого уровня, позволяющего вставлять подпрограммы на Ассемблере в текст программы. Поскольку данный вопрос выходит за рамки настоящей работы, подробно он рассматриваться не будет. 

 

2. Метод сигнатурного анализа

 

Представим микросхему в виде устройства с несколькими входами, на которые поступают двоичные входные сигналы, и несколькими выходами, с которых снимаются двоичные выходные сигналы.

Для проверки работоспособности  такого устройства на его входы необходимо подать тестовую последовательность комбинаций входных сигналов и сравнить получаемые значения выходных сигналов со значениями, указанными в документации. В общем случае при проверке существенной проблемой является сжатие информации о правильных и наблюдаемых при контроле реакциях устройства на тестовые последовательности.

Для сжатия длинных двоичных последовательностей  и получения кодов сигнатур используется сигнатурный анализатор, основу которого составляет сдвиговой регистр с  внутренними обратными связями, замыкаемыми через сумматор по модулю 2, на вход которого также поступает последовательность бит, снимаемая с контролируемой точки.

Сигнатурный анализ основывается на следующем принципе сжатия данных: двоичная последовательность x в виде информационного полинома G(x) поступает с выхода проверяемой схемы на сдвиговой регистр и делится в виде полинома  x^kG(x) (где k - количество разрядов сдвигового регистра) на порождающий полином P(x) степени k. Деление не порождающий полином P(x) реализуется с помощью сдвигового регистра с обратными связями. Результатом деления является остаток R(x), получающийся в сдвиговом регистре после приема  входной последовательности.

Математически процесс описывается  формулой: 

 

x^kG(x)=Q(x)P(x)ÅR(x), где 

 

Q(x) - частное; R(x) - остаток; P(x) - порождающий полином степени k, а G(x) - информационный полином, соответствующий входной двоичной последовательности x.

При прохождении последовательности x через сдвиговый регистр R(x) изменяется до тех пор, пока не закончится вся последовательность x. Конечное выражение R(x) является сигнатурой.

Для проектируемого устройства алгоритм работы заключается в подаче на вход устройства входной последовательности, считывании выходной последовательности с его выхода и ее сложении по модулю 2 с контрольной последовательностью.

В случае, если результат сложения не равен логическому “0” (выходная и контрольная последовательности не равны друг другу), для ускорения  выдачи результатов процесс тестирования прерывается с возвратом ошибки. Если же в результате сложения всех входных и контрольных последовательностей по модулю 2 получили логический “0” - микросхема исправна.

        Краткая информация о результатах разработки, выполненной при создании аппаратных средств и ПО. Одной из задач работы являлась разработка устройства, подключаемого к персональному компьютеру, предназначенного для контроля и определения типа интегральных логических микросхем методом сигнатурного анализа. В ходе дипломного проектирования была разработана структурная схема устройства¹⁸. После выбора элементной базы результатом проделанной работы явилась разработка принципиальной схемы проектируемого устройства; разработка алгоритмов и выбранные программные средства позволили создать подпрограммы тестирования и определения типа микросхем на языке Ассемблер.