Устройство для контроля цифровыхоб'ектов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ф

/ Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 29. 11. 79 (21) 2845753/18-24 (51)hA с присоединением заявки М (23) Приоритет

G F 11/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.07.81. Бюллетень Н9 28 (53) УДК 681 ° 325 (088.8) Дата опубликования описания 30. 07. 81

Г""-—

Б.И. Акимов, В.И. Буров, A Ï. Горбун ва и Б.И. Крыжановский

f (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦИФРОВЫХ ОБЪЕКТОВ

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.).

Йэвестно устройство, предназначенное для обнаружения неисправных модулей в цифровых системах имеющее общий с цифровым объектом генератор тактовой частоты и анализирующее ограниченное, раз и навсегда. выбранное число контрольных точек цифрового .объекта (выбранные точки жестко связаны со входом устройства) 51.

Недостатками такого устройства являются невозможность использования

его в наиболее широко распространенных асинхронных системах, 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 большого и не всегда предсказуемого числа контрольных точек.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, позволяющее снимать двоичный сигнал с любого контакта цифрового объекта, построенного на элементной базе с любой степенью интеграции и осуществлять диагностику цифрового объекта с любой степенью диагностического разрешения (2 .

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

15 цифровых объектов. A на практике широко распространены асинхронные цифровые объекты, к которым относится также большинство сложных цифровых систем. Любую асинхронную циф20 ровую систему можно разбить на синхронные и асинхронные участки. При. использовании вышеуказанного устройства для кодирования, контроля и диагностики каждого отдельного син25 хронного участка асинхронной системы необходимо его синхронизировать с данным синхронным- участком. Асин.хронные участки в асинхронных цифровых системах составляют главным

3р образом интерфейсные элементы (узлы, 851410 блоки и даже целые устройства обмена), работа которых тактируется несколькими генераторами. Эти участки не могут кодироваться, контроли- роваться и диагностироваться устройством, в основе которого положен известный метод сигнатурного анализа,.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей устройства путем обеспечения возможности кодирования, контроля и диагностики асинхронных цифровых систем. 1О

Поставленная цель достигается тем, что в .устройство для контроля цифровых объектов, содержащее регистр сдвига, сумматор, блок управления, блок индикации, пульт управления, 3$ причем первый выход блока управления соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом регистра сдвига, второй выход блока управления соединен со 2О 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, введены первый коммутатор, счетчик, формирователь одиночного

Импульса, задающий генератор и второй коммутатор, причем первый и второй рходы счетчика соединены соответственно с первым выходом блока управления и с первым выходом пульта управления, первый выход счетчика соединен с первым входом первого коммутатора, второй и третий входы которого . соединены соответственно со вторым 35 выходом регистра сдвига и вторым выходом пульта управления, а выход — со входом блока индикации, второй выход счетчика соединен с первым входом второго коммутатора, второй вход кото-4О рого соединен с третьим выходом пульта управления, первый выход которого соединен со входом цифрового объекта, третий, четвертый, пятый и шестой входы второго коммутатора соединены с группой выходов цифрового объекта, а первый, вторЬй, третий и четвертый выходы второго коммутатора соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым . входами блока управления, выход 50 задающего генератора соединен с . седьмым и восьмым входом второго коммутатора и с первым входом формирователя одиночного импульса, второй и третий входы которого соединены со- . 55 ответственно с первым и четвертым выходами пульта управления- а выходс девятым входом второго коммутатора.

Поставленная цель достигается ® также тем, что блок управления содержит усилители, триггеры и элементы И, при этом входы каждого триггера 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 задающий 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 усилителя 12-15, триггер 1б,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, при получении сигнала "Стоп" 20 закрывает.

Через элемент И 17 проходит входная динамическая 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 первый 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 каждого из ключей вместо управляющего потенциала логического нуля 30 на соответствующие выходы 31-34 пульта

5 управления выдается управляющий.по851410 тенциал логической единицы 35. Клюси 26 и 29 выполняются беэ фиксации положения выдачи потенциала логической единицы, а ключи 27 и 28 — с фиксацией такового.

Блок 4 индикации предназначен для.дешифрации двоичного кода, получаемого (как резУ ьтат преобразования входной динамической последовательности) на регистре сдвига 1 или счетчике 7 в семисегментный десятичный код, удобный для визуального восприятия человеком. В соответствии с назначением блок 4 индикации содер- жит дешифратор, на вход которого поступает двоичный код и семисегментные светодиоды, связанные по входу с выходом дешифратора. Вместо семисегментных светодиодов могут быть использованы другие индикационные элементы, например-декатроны и др. Первый коммутатор б представляет 20 собой типовой блок коммутации на два положения, и направлений и с управляющим входом, где n — любое число.

Счетчик 7 представляет собой ти- 2 повой и-разрядный счетчик импульсов, второй коммутатор 8 — типовой коммутатор на два положения, четыре направления с управляющим входом.

Формирователь 9.одиночного импуль- п са представляет собой типовой элемент, формирующий на своем выходе .из непрерывной последовательности импульсов только один импульс, совпадающий с подачей на вход формирователя

9 сигнала, разрешающего выработку одиночного импульса.

Задающий генератор 10 представляет собой типовой кварцевый генератор, вырабатывающий непрерывную последовательность стандартных импуль- 40 сов, удовлетворяющих требованиям по амплитуде и крутизне фронтов как для самого устройства, так н для цифрового объекта 11 и с частотой следования не ниже граничной частоты 4 следования импульсов в цифровом объекте 11 и не выше граничной частоты следования импульсов, определенной 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 анализом (для синхронных участков асинхронйого цифрового объекта 11) и переходным счетом (для асинхронных участков асинхронного цифрового объекта 11).

Преобразование.(кодирование) двоичных сигналов способом сигнатурно-g) го анализа осуществляется следующий образом.

Третий, четвертый и пятый входы второго коммутатора 8 соединяются с заранее определенными.и постоян- д ными для данного синхронного участка выходами -(в данном 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, обеспечивающие выдачу с его второго выхода 32 управляющего сигнала 30 на третий вход первого коммутатора б, с третьего выхода 33 управляющего сигнала 30 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 и-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. Сигнал установки в ноль 35 с первого выхода 31 пульта

5 управления разрешает начало стимуляции цифрового объекта 11. Средства стимуляции могут быть как внутренними, встроенными в цифровой объект, так и внешними. укаэанный 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 цифрового объекта 11 в его выбранной точке во времени разворачивается совершенно определенный, соответствущий стимулирующему возбуждению, динамический процесс — двоичная последовательность, 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 выхода 24 блока 3

851410 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, содержимое регистра 1 сдвига сдвигается по каждому импульсу на один разряд от младших .разрядов к старшим, и при этом в 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 меж.ду импульсами "Старт" 19 и "стоп" 20, определяющими интервал преобразования двоичной последовательности. 20

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 второй 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 "Синхро- низация" в данном случае не исполь- 40 зуются. На пульте 5 управления делаются установки, в результате которых управляющий сигнал 35 с его второго выхода 32 обеспечивает прохождение и-разрядного кода с первого 45 входа первого коммутатора б на его выход. Управляющий сигнал 30 с третьего выхода 33 пульта 5 управления на второй вход второго коммута» тора 8 обеспечивает коммутацию треть- 50 его, четвертого, пятого 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 рйство и цифровой объект 11, разрешает начало стимуляции последнего.

В результате возбуждения цифрового объекта 11 в его выбранной точке во 60 времени разворачивается совершенно определенный, соответствующий стимулирующему возбуждению, динамический процесс. Соответствующая двоичная последовательность поступает на шес- б5 той 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 начало 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 этапонном 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 компонентов 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 резущ тате которых управляющий сигнал 30 с его второго выхода 32 обеспечивает прохождение о-разрядного кода со второго входа первого коммутатора б 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 вто851410

10 рого коммутатора 8 в следующей очеред- с вероятностью порядка 0,99 УстРойности ство исправно и может быть использоС выхода задающего генератора 10 вано для кодирования, контроля и непрерывная последовательность им- диагностики цифровых объектов. При пульсов подается на седьмой и восьмой несовпадении полученного ключевого входы второго коммутатора 8 и далее слова с эталонным устройство неис5 через его третий и четвертый выходы правно и должно быть восстановлено. на третий 22 и четвертый 21 входы Предлагаемая структура устройства блока 3 управления. Однако до мо-. расширяет его эксплуатационные возмента выработки сигнала "Старт" двоич- можности позволяет использовать в ные сигналы на первом 24 и втором режиме оперативного самоконтроля,что

25 выходах блока 3 управления отсут- повышает степень готовности устройствуют.На пульте 5 управления делают- ства " работеПредлагаемое устройство позволяся установки, в результате котоет кодировать логическое состояние, рых управляющий сигнал 35 с его перосуществлять эффективный контроль и

soro выхода 31 выдается на третий вход регистра 1 сдвига, на второй вход счетчика 7, на второй вход формироасинхронных цифровых а также кодировать, конвателя 9 одиночного импульса, на пятый вход 23 блока 3 управления и на т оли овать и диагностировать синхронвыход цифрового об е та 11 ные цифровые объекты комбинированным обеспечивается установка в ноль уст- 20 способом, т.е. при одновременном исройства и цифрового объекта 11. пользовании ключевых слов, полученУправляющий сигнал с четвертого ных способом переходного счета и сповыхОда 34 пульта 5 управления выдает- собом сигнатурного анализа, ДлЯ кажся на третий вход формирователя 9 оди- дой точки б екта. ночного импульса и разрешает формиро- g$ вание одиночного импульса. Повторная подача сигнала на третий вход форми- Формула изобретения рователя 9 не приводит к выработке одиночного импульса, пока формирова- Устройство для контроля цифровых тель 9 не будет установлен. в исход- ЗО объектов, содержащее РегистР одвига, ное состояние сигналом установки в сумматор, блок управления, блок ноль. При этом с выхода формировате- индикации, пульт управления, причем .-.ля 9 одиночный импульс поступает в первый выход блока управления соедикачестве сигнала "Старт" на девятый нен с первым входом сумматора, выход вход второго коммутатора 8 и далее котоРого соединен с пеРвым входом с его второго выхода на второй вход -Регистра сдвига, второй выход

19 блока 3 управления. По сигналу блока. управления соединен со

"Старт" 19 в блоке 3 управления вторым входом регистра сдвига,. размещаются сигналы, поступившие в первый выход которого соединен со качестве сигналов "Синхронизация" 22 вторым входом сумматора, первый выи "Двоичная последовательность" 21, 4О ход пульта управления соединен с и выдаются со второго 25 и первого третьим входом регистра сдвига и

24 выходов блока 3 управления на пятым входом блока управления, второй вход регистра 1 сдвига и на о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, первые входы сумматора 2 и счетчика с целью расширения эксплуатационных

7 соотВетственно, на которых осуще- 4я воэможностей устройства за счет ствляются параллельно преобразования обеспечения воэможности контроля двоичной последовательности способом асинхронных цифровых систем, устсигнатурного анализа и методом пере- ройство содержит первый коммутаходного счета, как описано выше. При тор, счетчик, формирователь одиночпереполнении счетчика 7 с его второ- яр ного импульса, задающий генератор го выхода выдается сигнал перепол- и второй коммутатор, причем первый нения, поступающий на первый вход и второй входы счетчика соединены второго коммутатора 8 s качестве сиг- соответственно с первым выходом нала "Стоп" и далее через его пер- блока управления и с первым выходом вый выход на первый вход 20 блока 3 пульта управления, первый выход управления, осуществляющий разрешение счеТчика соединен с первым входом в блоке 3 управления сигналов "Синхро- первого. коммутатора, второй и тренизация" 22 и "Двоичная последова- тий входы которого соединены сооттельность" 21. При этом прекращается ветственно со вторым выходом регистпреобразование двоичной последова- ра сдвига и вторым выходом пульта тельности на сдвиговом регистре 1 40 Управления, а выход .— eo входом блока и счетчике 7, и на блоке 4 индика- индикации, второй выход счетчика соеции высвечивается ключевое слово, динен с первым входом второго коммусоответствующее логическому состоя- татора, второй вход- которого соединив устройства. При совпадении полу- нен с третьим выходом пульта управ ченного ключевого слова с эталонным Я ления, первый выход которого соеди851410 нен со входом цифрового объекта, третий, четвертый, пятый и шестой входы второго коммутатора соединены с группой выходов цифрового объекта, а первый, второй, третий и четвертый выходы второго коммутатора .соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления, выход задающего генератора соединен с седьмым и восьмым входом второго коммутатора 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. 15

2. Устройство по п.1, о т л ич а:ю щ е е с я тем, что блок управления содержит усилители, триггеры и элементы И, при этом входы кавдого усилителя 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, и-й вход триггера является входом блока управления, выходы элементов И являются выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СшА 9 3573751, кл. 340-1725, ойублик. 1971.

2. Патент CtOA,9 3976864, кл. 235-153, опублик. 1976 (прототип).

851410

Заказ б360/69

Тираж 745 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Н. Торопова

РеДактоР Н. БезРоДнаЯ ТехРеД Н. КелУшак КоРРектоР B. СиниПкая