Генератор тестовой псевдослучайной двоичной последовательности

 

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.

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН

09) (11) Р1) G 06 Р 11/30, Н 03 К 3/84

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИНМ

ПРИ fHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4325363/24 (22) 09.11 .87 (46) 07.04.91. Бюл. К 13 (72) Б,И,Крыжановский (53) 681 .32(088,8) (56) Журнал "Электроника", перев. с англ., 1 978, У 23, с.72-74.

Авторское свидетельство СССР

11 1324091, кл. Н 03 К 3/84, 1987. ° (54) ГЕНЕРАТОР ТЕСТОВОЙ ПСЕВДОСЛУЧАЙ

НОЙ ДВОИЧНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выработки перестраиваемых, тестовых псевдослучайных двоичных последовательностей для контроля и диаг-.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь- . .зовано 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.2 ностики, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей sa 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, формиро- ватель одиночного импульса, ключ цик" лического повторения и блок индикации. 1 ил. переключателей 4, первый счетчик 5, элемент 6 задержки, первый элемент фф, ИЛИ 7, второй счетчик 8,.второй эле- «ф » мент ИЛИ 9, элемент И 10, ключ 11 исходного состояния, генератор 12 так- @ 1. тов, ключ 13.пуска, формирователь 14 одиночного импульса, триггер 15, ключ цр

16 циклического повторения и блок 17 индикации.

Переключатели 4, 4,... 4 п редставляют собой каждый тйповые 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:

1640699! } самоконтроля;

2) получения неповторяющейся двоичной !1оследовательности максимальной длины;

3) проверки и повьппения полноты тестирования объекта контроля;

4) контроля объекта контроля.

1. В режиме самоконтроля генератора нажимают ключ 11 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 наблюда1от нулевой код, А Затем проверяют все устройство. Для эт ого ключ 16 циклического повторения устанавливают в положение, при котором выход переполнения счетчика 5 через ключ 16 соединяют с соответствующим входом элемента 9. Переключатели

4 <...41, устанавливают в первое поло- .25 жение, при котором соответствующие входы элементов 3 1. Зд через указанные переключатели соединяются с шиной нулевого потенциала, а информационные входы (разряды) 5 ...5 счетчика 5 через указанные перекхпачатели соединяются с шиной единичного потенциала.

Нажимают ключ 13 пуска. При этом синхроимпульсы с генератора 12 поступают через ключ 13 иа формирователь 14, с

35 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 за- 40 писи счетчика 5 и обеспечивает запись во все разряды счетчика 5 единичного значения. Одновременно с этим установ-, ленный в единичное состояние триггер

15 открывает элемент 1 О, через который синхроимпульсы с генератора 12 начинают поступать на вход управления сдвигам регистра 2 сдвига и на счетный вход.,счетчика 8. Каждый сдвиг информации, содержащейся в регистре 2, 50 на один раз! яд от первого (младшего) разряда к и-му (старшему) разряду

4 сопровождается увеличением показания счетчика 3 на единицу. Указанные вьппе положения переключателей 4,1....4. зак-. рывают элементы 3 <...3» через кото55 рые сигналы с выходов регистра 2 не поступают на группу входов обратных

I связей сумматоров 1 (разрыв обратных связей), Поэтому в каждом такте сдвига с сумматора 1 на информационный вход регистра 2 поступают единичные биты, соответствующие постоянному уровню логической единицы на входе сумматора I обеспечиваемого напряжением шины единичного потенциала. Процесс сдвига единиц в регистре 2 про- должается в течение 2 тактов, до мои мента переполнения счетчика 8, 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 l 6 элемент 9 и вход сброса триггера 15 устанавливает этот триггер в указанное состояние и закрывает элемент О. Процесс на этом завершается, а на выходе блока 17 индикации отображается код, соответствующий всем "единицам" в регистре 2.

Далее устанавливают переключатели

4 ...4 во второе положение, при котором соответствующие входы элементов

3 ...3 д и информационные входы 5

5 счетчика 5 через указанные переключатели соединяются с шиной единичного потенциала. Как описано вьппе, 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 и обратных связей. При этом в каждом такте из 2 тактов сумматор 1 формии рует сумму по модулю два "единицы" со всеми и разрядами регистра 2. На выходе блока 17 индикации по завершении процесса должен отобразиться совершенно определенный код,.соответствующий исправному состоянию устройства, который может быть получен заблаговременно с помощью исправного, реального устройства.

Затем устанавливают переключатели

4 ...4 g в третье положение при не- больших значениях n a конкретной реализации устройства — все переключатели одновременно; например, при и « 10 и длительности одного такта 1 мкс, когда время контроля устройства составляет (2 ) тактов, или 1 с, что и и почти мгновенно с точки зрения человека) . Осебенность проверки устройст" ва при установке всех переключателей

4 ...41, в третье положение от описан06Я

Зо

50

5

164 ных выше двух 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, осуществляет-. ся установка устройства в исходное состояние и его пуск ° Но после пуска во все разряды 5 ...5 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, инфор- . мационный 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 счетчика 5 подтверждается нулевой

И 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 наполнеП ния 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 . 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

l и регистр 2 работают при новом сочетании обратных связей, т.е. по новому полиному кодирования.

Если же реализация устройства тре1 бует относительно больших значений и при которых время проверки устройства при установке переключателей

4<...4 в третье положение становится недопустимо большим (например, при

n=l6 и при длительности такта, равной той же 1 мкс, время наполнения 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 n = 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 1, а на втором — наоборот), При этом время проверки каждого этапа 8 с.

Важно подчеркнуть, что эталонное контрольйое число, получаемое при выбранных положениях переключателей 4 ...

4 „, строго индивидуально. Поэтому выбранное положение этих переключателей для различных этапов и их контрольные числа должны строго соответственно фиксироваться в инструкции по эксплуатации.

Выбранный вьппе порядок проверки устройства обусловлен главным образом т 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 органиэациях, то для определения, исправно устройство или неисправно, достаточно самоконтроль осуществлять сразу при установке переключателей 4 ...4> в третье положение °

2, В режиме получения неповторяющейся двоичной последовательности максимальной длины все переключатели

4 ...4 > устанавливают в третье положение, при котором единичные выходы

5 ...5 и счетчика 5 соединяются поразрядно с входами элементов 3 ...3

Работа этого режима подробно описана выше при полном самоконтроле устройства с установкой переключателей 4 ...

4 в 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 и-разрядных регистре 2, z» счетчике 5 и 8 максимальная длине неповторяющейся двоичной последовательности, 1640699 снимаемая с и-ro выхода регистра 2, определяется числом тактов: 2 ", 2. B режиме проверки и повышения полноты текстирования объекта контро5 ля генератор используют следующим образом. Обязательным условием полного тестирования объекта 18 контроля является полное возбуждение каждого его элемента, т.е. обеспечение на входе -1p обьекта 18 контроля таких воздействий, которые обеспечивали бы принятие всех возможных состояний каждым элементом объекта.

Вначале выбирают полином генера15 ции двоичных воздействий для данного конкретного объекта l 8 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 первом положении) соответствует конкрет- 25 ному начальному полиному. Причемр 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 наполне" ния 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 ...4> в положение, при кото- 40 ром обратная связь постоянно разомкнута, или в положение, при котором ,обратная связьпостоянно замкнута. Затем поочередно к выходам каждого элемента исправного объекта 1 8 контроля подключа-1

15 ют логический анализатор или сигнатурный анализатор или другой прибор, позволя- ющий констатироватьь полноту реакции данного элемента объекта контроля на < данной генерации, и осуществляют начальную установку генератора (предпо- 50 полагается, что начальную установку объекта контроля также уже осуществляли либо автономно либо через специ» альный выход установки в нуль объекта контроля, предусмотренный в гене- 55 раторе ) и его пуск (так же, как это делалось раньше) . В результате на вход объекта 1 8 контроля выдаются 2" раз- личных кодовых наборов. Если на выходе 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 документации (эксплуатационной, ремонтной и др.) фиксируют положения переключателей 4 ...4 для 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 дополнить другим полиномом генерации, обеспечивающим проверку не возбужденного на предыдущем полиноме элемента объекта контроля. Для этого с помощью переключателей 4 ...4 назначают другой полином генерации (в простейшем случае любой другой) и проверяют 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 q...41.) и есть искомый дополнительный пллином. Возможной ситуации, когда для полного возбуждения всех элементов объекта контроля требуется исполь" зование большого числа различных по1 линомов . Тогда целесообразна минимизация их перечня.

Получив минимизированный перечень используемых полиномов, определяют окончательно положения переключателей

4 ...4„, обеспечивающие в едином авто-, матизированном процессе генерирование всех необходимых двоичных наборов по каждому,из полученных полиномов. Для этого переключатели 4<. ..4 устанавливают следующим образом:

- в первое положение устанавливают все те переключатели, которые соответ ствуют постоянно неиспользуемым обрат.ным связям (для всех полиномов);

164069 при

КонечF) Исходное ное состоя

СОСТОЯ вЂ” во второе положение устанавливают все те переключатели, которые соответствуют постоянно используемым обратным связям (для всех полиномов); — все оставшиеся перекличатели ус танавливаит в третье положение.

Автоматическое поочередное переключение обратных связей осуществля— ется путем специального управления или (обратная связь может находиться в трех различных состояниях: замкнутом, разомкнутом и переменном, т.е. переходить иэ одного состояния в дру- 15

roe при замене многочлена обратных связей). Ниже рассматривается пример получения составной последовательнос— ти, при п=4 и при использовании четырех различных многочленов обратных

4 < 1 4

1 ние

11 01 00001 011 1 1 01 00001 01 0011 011 1 00

Оставшиеся переключатели 4 < — 4> переводят в третье положение потому, 30 что каждый из них в используемых полиномах (вариантах ОС) должен обеспечивать и замыкание н размыкание соот— ветствующей обратной связи (т.е. не может быть с постоянным логическим уровнем первых двух положений). При этом необходимо стремиться выбрать такую совокупность полиномов, при ко- . торой быпо бы как можно меньше разрядов в третьем положении. 40

4. В режиме контроля объекта 18 после успешного проведения процедуры самоконтроля генератора псевдослучайной двоичной последовательности его

t гРУппУ выходов йоразрядно соединяют 45 с соответствующей группой входов объекта контроля, а также, если это требуется, выходы установки в нуль и синхронизации генератора — с соответствующими входами объекта контроля.

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

Затем в соответствии с инструкцией устанавливают переключатели 4 ...4 и в требуемые положения и нажимают последовательно ключи исходного состоя-. ния 11 и пуска 13. Все процессы гене10

F = 1 + х + х4и F = 1 + х + х +

+ х4 ф

Для этого устанавливают в положения:

1 — переключатель 4р, т.к. постоянно 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 за". данных полиномах обратная связь третьего разряда используется не везде.

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

0011101100101 0000111100001111 0000 рации воздеиствии при этом протекают так же, как и в подробно описанном выше режиме самоконтроля.

Если применяемый анализатор реакций объекта требует детерминированного тестирования (однократной выдачи всего перечня тестовых воздействий без зацикливания в целом, без остано-. вов или без критерийных повторов отдельных воздействий), клич 16 генератора должен быть разомкнут. При использовании в качестве анализатора прибора, требующего циклического повторения воздействий (например, при использовании осциллографа), ключ 16 замыкают.

Фо рмула из обретения

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,,1640699

12 о счетчика подключен к выходу элеента задержки, вход которого соедиен с выходом первого элемента ИЛИ, ервый вход первого элемента ИЛИ под" лючен к выходу формирователя одиночого импульса, который также соединен установочным входом триггера, вход броса триггера подключен к выходу 1 торого элемента ИЛИ, первый вход коорого соединен с выходом ключа цикического повторения, первый вход коорого подключен к выходу переполнеия первого счетчика, счетный. вход ервого счетчика соединен с выходом ереполнения 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 1 формирователя одиночного импульса, выход ключа исходного состояния соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и входами сбросапервого 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 выходом генератора. что, с целью расширения функциональ- r . ных возможностей за счет обеспечения м изменения структуры и длины генериру-.. н емых последовательностей, в него вве-.:э, п дены группа элементов И,.группа переключателей, два счетчика; элемент задержки, два элемента ИЛИ, ключ исходного состояния, ключ пуска, формирова- с тель одиночного импульса, ключ цикли- 1р в ческого повторения и блок индикации, т при этом выход регистра сдвига под- л ключен к первым входам элементов И . т группы, входу блока индикации и явля- н ется информационным выходом генерато- 15 п ра, выходы элементов И группы соеди- п нены 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 вы-.. ходы 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 едииич-.gp ного потенциала генератора, шестые входы переключателей группы соединены с шиной нулевого потенциала генератора, вход управления записью перво 1640699

Составитель Г. Виталиев

Редактор Т, Федотов Техред Л, олийнык Корректор Л.Патай

Заказ 1265 Тираж 423 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Б-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101