Кроме функционального метода диагностирования технических систем, обеспечивающего быстрое выявление большинства дефектов в системе, представленной в виде функциональной модели, которая состоит из сравнительно небольшого количества функциональных элементов, в технической диагностике широко применяется тестовое диагностирование.
Тестовое диагностирование дополняет функциональное (рабочее) диагностирование объектов, выявляя те отказы, которые не были обнаружены при функциональном диагностировании в процессе использования системы в режиме нормального функционирования. Достоинство тестовой диагностики заключается в том, что для нее не ограничена глубина поиска дефекта, но объект при этом выводится, как правило, из режима нормального функционирования. Недостатком такой диагностики является необходимость формирования специально организованных тестовых воздействий на объект и устройств их формирования. При тестовой диагностике решается проблема параллельных связей (проблема ИЛИ).
При проверках отдельных схем и элементов цифровых схем выделяют три типа тестирования [3]:
• статическое - частота смены тестовых наборов на входе проверяемого устройства и частота съема реакций значительно ниже, чем при работе устройства в реальных условиях;
• динамическое - входные наборы подаются, а выходные реакции анализируются на частотах, максимальных для данного устройства;
• параметрическое - проверяются динамические параметры и предполагаются измерения уровней напряжения и тока, задержек и других параметров.
Для выполнения тестового диагностирования необходймо подготовить тестовые воздействия и эталонные реакции, перенести их на носители информации, сформировать и подать тестовые воздействия на объект диагностирования, снять и зарегистрировать выходные реакции и провести их оценку путем сравнения с эталонными. Подача воздействий и съем реакций могут осуществляться в различных точках: через разъемы плат, через разъем микропроцессора, во всех точках проверяемого устройства.
Диагностические операции могут выполняться на различных принципах с помощью различных средств. Выделяют следующие типы тестирования.
Тестирование с хранимой программой. Функциональная схема организации тестирования (рис. 16.1) включает генератор тестов ГТ, который содержит заранее подготовленный (вручную или автоматически) набор статических тестов, объект диагностирования ОД и анализатор А, работающий по принципу сравнения выходной реакции с эталонной, полученной также заранее с помощью специальных средств подготовки тестов.
Тестирование с хранимой программой для современных устройств требует предварительной обработки полученных реакций. Оно позволяет с гарантированной достоверностью обнаруживать неисправности заданного класса.
При реализации программного тестирования применяют условные и безусловные алгоритмы диагностирования и соответствующие им словарные и зондовые методы поиска дефектов.
Словарная организация, как правило, предусматривает автоматический режим диагностирования. Смысл словарной организации поиска состоит в определении реакций устройства на выбранный набор тестовых сигналов. Для сокращения объема словарей используют методы сжатия двоичной информации. Примером сжатия информации является перекодирование двоичного кода, снимаемого с тренажера, в код шестнадцатеричный с помощью дополнительной приставки.
Зондовая организация поиска предусматривает полуавтоматический диалоговый режим проверки с участием оператора. Задача оператора
- подключить щуп к микросхемам; очередность подключения задается автоматически. Поиск неисправности осуществляется в статическом режиме. При подключении щупа к очередной микросхеме анализируется соответствие ее выходных реакций эталонным: если микросхема неисправна, определяются связанные с ней микросхемы, с которых поступает сигнал, отличный от требуемого. Аналогом зондовой организации поиска неисправного элемента является последовательный метод Шеннона - Фано.
Для реализации полуавтоматического диалогового режима в конкретной системе необходимо иметь структурное описание схемы, библиотеку логических функций различных типов микросхем, входные и выходные эталонные тестовые сигналы и, кроме того, значения сигналов на всех полюсах исправной схемы при подаче данного входного набора.
Недостаток зондовой организации проверок заключается в необходимости обеспечить надежный контакт в месте соединения зонда и исследуемого элемента. В связи с этим для современной аппаратуры, проектируемой на основе микропроцессоров, перспективным является применение бесконтактных зондов.
Анализатор А осуществляет сравнение выходной и эталонной реакций. В качестве анализатора может быть использован логический элемент «сложение по модулю 2», на выходе которого будет регистрироваться «О», пока реакции эталона и объекта будут одинаковыми.
Компактное тестирование (сравнение с эталоном) заключается в том, что способ стимуляции может быть любым (программный, с использованием генератора псевдослучайных воздействий ГПВ), а эталонные реакции образуются в процессе тестирования с помощью дублирующего устройства (эталона) (рис. 16.2).
Необходимым условием компактного тестирования является наличие эталона.
Поэлементное тестирование предполагает осуществление контакта со всеми выводами одной (или всех расположенных на плате)
интегральном схемы, входящей в состав проверяемого устройства. При этом правильность функционирования каждой ИС определяется индивидуально (проверяемая интегральная схема «изолируется» от остальных ИС, входящих в состав устройства). Контакт может осуществляться как со всеми элементами проверяемого устройства, так и при индивидуальном подсоединении к каждой микросхеме.
Вероятностное тестирование. Функциональная схема организации вероятностного тестирования логической схемы (рис. 16.3) содержит на входе ОД генератор псевдослучайных воздействий, реализованный сдвиговым регистром с обратными связями РГС (рис. 16.4).
Пример вероятностного (экспериментального) тестирования для логических схем приведен ниже. Эталонные значения либо рассчитывают заранее, либо получают на аналогичном устройстве, предварительно отлаженном и проверенном.
