CC BY
22
УДК 681.518.5:004.052.32 РО!: 10.17586/0021-3454-2018-61-12-1025-1035
ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЛОГИЧЕСКОГО ДОПОЛНЕНИЯ ДО РАВНОВЕСНОГО КОДА „1 ИЗ 4"
В. В. Сапожников1, Вл. В. Сапожников1, Д. В. Ефанов2, Д. В. Пивоваров1
1 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I,
190031, Санкт-Петербург, Россия
2 ООО „ЛокоТех-Сигнал", 107113, Москва, Россия E-mail: [email protected]
Предложен вариант развития метода логического дополнения по равновесным кодам. Представлен способ организации контроля комбинационных логических устройств на основе метода логического дополнения до равновесного кода „1 из 4", не требующий доопределения значений одной из рабочих функций объекта диагностирования. Он основан на алгоритме пошагового доопределения контрольных функций с учетом формирования хотя бы по одному разу всех тестовых комбинаций для элементов сложения по модулю два в блоке логического дополнения и тестера. Возникающие в процессе получения значений контрольных функций неопределенные значения позволяют оптимизировать структуру блока контрольной логики и минимизировать сложность конечного устройства. На сложность технической реализации конечного устройства также влияют выбор непреобразуемой функции и последовательность доопределения функций. Замена функций в последовательность доопределения позволяет выбрать наилучший способ построения схемы контроля по показателю структурной избыточности конечного устройства. Рассматриваемый способ, однако, имеет недостаток: необходимо обеспечить появление на входах логического устройства требуемого множества тестовых комбинаций, что может оказаться затруднительным при малом количестве входов.
Ключевые слова: комбинационное логическое устройство, система контроля, логическое дополнение, равновесный код, код „1 из 4", оптимизация структурной избыточности
Введение. При организации контроля комбинационных логических устройств на любой элементной базе, включая современную программируемую логику, повсеместно применяются равномерные двоичные коды [1—6]. Свойства кода напрямую определяют особенности синтеза системы встроенного контроля, а также непосредственно влияют на характеристики получаемого дискретного устройства, такие как сложность технической реализации, контролепригодность технических средств диагностирования, энергопотребление, быстродействие и т.д. [7, 8]. Таким образом, от выбора кода на этапе проектирования дискретного устройства с встроенной схемой контроля зависят не только технические характеристики конечного устройства, но и экономические показатели (стоимость проектирования и реализации, а также последующие затраты на эксплуатацию).
Известны две основные структурные схемы реализации технических средств диагностирования при контроле комбинационных логических устройств [9]. Первая реализуется с использованием метода вычисления контрольных разрядов [10], согласно которому с помощью блока контрольной логики формируется контрольный вектор для каждого информационного вектора, соответствующего вектору рабочих функций объекта диагностирования (информационному вектору). Соответствие разрядов контрольных и информационных векторов определяется на этапе проектирования дискретного устройства, оно зачастую продиктовано
правилами вычисления контрольных разрядов заранее выбранного разделимого кода. К таким кодам относятся классические коды Бергера (коды с суммированием) и их разнообразные модификации [11]. Для контроля установленного соответствия объект диагностирования и блок контрольной логики дополняются самопроверяемой схемой тестера [1, 8].
Вторая структурная схема реализуется по методу логического дополнения [12]. Этот метод, как и метод вычисления контрольных разрядов, подразумевает наличие в схеме контроля блока контрольной логики и тестера выбранного кода. Кроме того, требуется специальный блок логического дополнения, образованный каскадом сумматоров по модулю два. Данный блок позволяет преобразовывать любой вектор рабочих функций в кодовое слово заранее установленного равновесного кода [13].
Метод логического дополнения позволяет реализовывать схемы контроля для заданных комбинационных логических устройств по одному и тому же равновесному коду. Число вариантов построения велико, оно зависит от конкретных значений контрольных функций. Подбирая значения контрольных функций на этапе проектирования схемы контроля, можно выбирать наилучший способ ее реализации исходя из требуемых характеристик. В этом состоит основное преимущество метода логического дополнения перед методом вычисления контрольных разрядов.
В качестве „основы" при организации контроля комбинационных логических устройств целесообразно выбирать равновесные коды с небольшой длиной кодовых слов (не более шести разрядов), так как их тестеры имеют простую структуру, а для полной проверки требуется формирование множества кодовых слов малой мощности [14].
Настоящая статья дополняет множество известных работ, посвященных синтезу самопроверяемых схем встроенного контроля на основе метода логического дополнения [9, 12—23], и предлагает еще один способ реализации подобных структур. Он основан на введении неопределенностей при формировании значений контрольных функций с учетом обеспечения полной проверяемости элементов блока логического дополнения и тестера. Введение неопределенностей позволяет упрощать структуру блока контрольной логики, снижая тем самым структурную избыточность конечного устройства.
Структурная схема системы контроля. На рис. 1 приведена структурная схема системы контроля, реализованной на основе метода логического дополнения до равновесного кода „1 из 4" (1/4-кода). Эта схема исследовалась, например, в работах [13, 15, 17, 19, 22]. В ней на множестве выходов комбинационного логического устройства ,Р(х) выделяются группы по четыре выхода в каждой и организуются отдельные схемы контроля по методу логического дополнения, это позволяет организовывать более простые, чем при дублировании, схемы контроля. Каждый вектор </ //3 /4> с помощью блока логического дополнения преобразуется в кодовое слово 1/4-кода <к1 к2 И3 И4>. Преобразования осуществляются по формуле / Ф gi = к (i = 1,4 ), где / и gi — ¡-е рабочая и контрольная функции, а к — соответствующий
разряд получаемого на выходах блока логического дополнения кодового вектора. Для контроля принадлежности вектора <к1 к2 к3 к4> 1/4-коду в схеме контроля устанавливается тестер 1/4-кода (1/4-Г^С), наиболее простая функциональная схема которого изображена на рис. 2 [24].
Блок логического дополнения в структурной схеме системы контроля имеет четыре элемента сложения по модулю два (ХОК), однако для преобразования любого вектора </1 // /4> в вектор <к1 к2 к3 к4>, принадлежащий 1/4-коду, требуется максимум три таких элемента. Это обстоятельство может быть использовано для снижения структурной избыточности конечного дискретного устройства.
Основной задачей при реализации схемы контроля является обеспечение тестируемости всех элементов сложения по модулю два в составе блока логического дополнения и схемы тестера 1/4-кода. Для ее решения необходимо доопределить контрольные функции таким об-
разом, чтобы для каждого элемента ХОЯ в блоке логического дополнения хотя бы по разу формировалась каждая из тестовых комбинаций {00;01;10;11} [25], а для 1/4-TSC — хотя бы по разу каждое кодовое слово {0001; 0010; 0100; 1000} [8].
Рис. 1
h,
h2
h h4
Рис. 2
Способ построения полностью самопроверяемой схемы контроля. Рассмотрим способ построения полностью самопроверяемой схемы контроля, позволяющий пошагово формировать полное множество тестовых комбинаций для каждого элемента XOR в структуре блока логического дополнения. Будем рассматривать способ на примере комбинационного логического устройства F(x), заданного таблицей истинности (табл. 1). Устройство имеет четыре входа x1, x2, x3 и x4, а также четыре выхода f1, f2, f и f4.
Шаг 1. Функция h1 приравнивается к функцииf1: h^ = f (см. табл. 1). В качестве первой
может быть выбрана любая из рабочих функций блока F(x), удовлетворяющая следующему условию: хотя бы на одном наборе она должна принимать единичное значение и хотя бы на одном — нулевое. В противном случае на входе 1/4-TSC не будет формироваться тестовая комбинация 1000.
"Dn ^
Т>1 —
1028 В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов, Д. В. Пивоваров
_Таблица 1
№ Х1 Х2 Х3 Х4 /1 /2 /3 /4 Ъ\ Ъ2 Ъ3 Ъ4 g2 gз g4
0 0 0 0 0 0 1 1 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 1 0
2 0 0 1 0 0 1 0 1 0
3 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0
4 0 1 0 0 0 0 1 0 0
5 0 1 0 1 0 0 0 0 0
6 0 1 1 0 0 1 1 0 0
7 0 1 1 1 0 0 1 0 0 ~
8 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0
9 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1
10 1 0 1 0 0 0 0 0 0 ~
11 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0
12 1 1 0 0 0 1 1 1 0
13 1 1 0 1 0 0 0 0 0
14 1 1 1 0 0 0 1 1 0
15 1 1 1 1 0 0 1 0 0
Шаг 2. Определяется значение функции Ъ2, при этом подразумевается введение неопределенности (~) для некоторых ее значений
Г 0, если Ъ =1;
Ъ2 = 1 Ъ 0 если Ъ = 0.
Шаг 3. Вычисляется значение функции g2 (см. табл. 1)
Г/2, если Ъ2-0;
g2 =1 1
[ если Ъ2 =~.
Шаг 4. Выполняется минимизация частично определенной функции g2, полученной на третьем шаге (рис. 3). Ее значения вносятся в общую таблицу (табл. 2).
~ ~ 0
—ж 11
__*
0 ~ ~ 0
~ ~ ~ ~
X
х,х
3 4
X
4
X
3
Рис. 3
Шаг 5. Вычисляется функция Ъ2 по формуле Ъ.2= /2 © g2, ее значения вносятся в табл. 2. Шаг 6. Анализируется наличие четырех проверяющих наборов для элемента ХОЯ2. Для этого вычисляются функции
Р1 = /2 g2 = х1 х2 х3 х4 * 0;
2 ________ _ _ __
Р2 = /2 g2 = х\Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 * 0;
2 ___ _ _ _
Рз = /2g2 = Х1Х2Х3Х4 V Х1Х2Х3Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 * 0;
Х 2
Организация контроля комбинационных схем на основе метода логического дополнения 1029 Р4 = /2 §2
= х1х2 х3 х4 V х1х2 х3 х4 V х1 х2 х3 х4 V х1х2 х3 х4 V V Х^Х2 Х3 Х4 V Х^Х2 Х3 Х4 V Х^Х2 Х3 Х4 V Х^ Х2 Х3 Х4 * 0. Если все четыре функции не равны нулю, то элемент ХОК2 тестируется. В данном случае на входы ХОК2 подаются все проверяющие наборы.
_Таблица 2
№ х\ X2 Xз X4 /1 /2 /3 /4 Ъ1 н2 нъ Ъ4 ё2 Я3 Я4
0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1
1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0
2 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0
3 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1
4 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 ~
5 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0
6 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1
7 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 ~
8 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1
9 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0
10 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 ~
11 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0
12 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1
13 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0
14 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 ~
15 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0
Шаг 7. Вычисляется функция g3:
если
gз =1
[ если
Значения функции заносятся в табл. 2.
Ъ V Ъ2 = 1;
Ъ Ъ2 = 0.
Шаг 8. Осуществляется минимизация частично заданной функции g3 (рис. 4), и ее значения вносятся в общую таблицу (табл. 2): gз = Х3Х4 V XXХ4 V Х2Х3.
А^ Л3 Л4
Г1 1 1 __/
0 0 0 0
1т- V.__ р - —-ч ~ 1 1 1 0
0 1
Х3Л4
2
Рис. 4
23
Шаг 9. Анализируется наличие четырех проверяющих наборов для элемента ХОК3. Вычисляются функции
Р1 = /3 gз = Х^Х2 Х3 Х4 V Х^Х2 Х3 Х4 V Х^Х2 Х3 Х4 V Х^ Х2 Х3 Х4 V VХ^Х2Х3Х4 V Х^Х2Х3Х4 V Х^Х2Х3Х4 V Х^Х2Х3Х4 V Х^Х2Х3Х4 * 0;
р2 = /3 & =0;
Р3 = /3 gз =0;
х
X
4
X
3
Р4 = /3 &3 = Х1 Х2Х3Х4 * °.
3 3
Так как р2 = ° и р3 = 0, то на ХОЯ3 не поступают наборы /3g3 = 1° и /3g3 = °1. Производится корректировка функции g3, она определяет наборы, на которых g3=~. Вычисляется функция корректировки = ЫЫ, задающая наборы, на которых g3=~ (табл. 3).
gк = Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4. 3
Исключается случай, когда р2 = 0 . Для этого вычисляется функция
= /3 g 3 = Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 .
Необходимо на любом из этих наборов зафиксировать значение gз=° (например, на
Х1Х2 Х3 Х4 ).
Исключается случай, когда р3 = 0 . Для этого вычисляется функция к3 = /3 = Х1Х2 Х3Х4 . На данном наборе необходимо зафиксировать значение g3=1. Задается скорректированная функция g3 (табл. 3).
Функция g3 минимизируется (рис. 5): g3 = Х3Х4 V Х1Х4 V Х1Х3Х4 V Х2Х4 .
Х1Х3 Х 4
'Г ■ ~ »и
° \ ° ° °
1" ° °
° Г А- П т* 1
Х Х
3 4
Х Х 14
Рис. 5
Шаг 10. Вычисляется функция Ы3 по формуле Ы = /3 Ф gз, и ее значения вносятся в табл. 3.
Таблица 3
Х Х
Х
Х
3
Х
2
№ Х1 Х2 Х3 Х4 /1 /2 /3 /4 ы Ы2 Ы3 ы4 g2 gз §3 g4
° ° ° ° ° ° 1 1 ° ° 1 ° ° ° 1 1 °
1 ° ° ° 1 ° ° ° 1 ° 1 ° ° 1 ° ° 1
2 ° ° 1 ° ° 1 ° 1 ° 1 ° 1 ° ° ° °
3 ° ° 1 1 1 ° 1 1 1 ° ° ° ° 1 1 1
4 ° 1 ° ° ° ° 1 ° ° ° ° 1 ° 1 1 1
5 ° 1 ° 1 ° ° ° ° ° 1 ° ° 1 ° ° °
6 ° 1 1 ° ° 1 1 ° ° 1 ° ° ° 1 1 °
7 ° 1 1 1 ° ° 1 ° ° ° ° 1 ° 1 1 1
8 1 ° ° ° 1 ° 1 1 1 ° ° ° ° 1 1 1
9 1 ° ° 1 1 1 ° 1 1 ° ° ° 1 ° ° 1
1° 1 ° 1 ° ° ° ° ° ° ° 1 ° ° ° 1 °
11 1 ° 1 1 1 ° ° 1 1 ° ° ° ° ° ° 1
12 1 1 ° ° ° 1 1 1 ° 1 ° ° ° 1 1 1
13 1 1 ° 1 ° ° ° ° ° 1 ° ° 1 ° ° °
14 1 1 1 ° ° ° 1 1 ° ° ° 1 ° 1 1 °
15 1 1 1 1 ° ° 1 ° ° ° 1 ° ° 1 ° °
Организация контроля комбинационных схем на основе метода логического дополнения 1031 Шаг 11. Вычисляется функция g4 (см. табл. 3):
[/4, если к V к4 V И3 = 1;
g4 "I /4, если ^1^2^з = 0.
Шаг 12. Анализируется получение четырех проверяющих наборов для элемента g4 ХОК4. Вычисляются функции
Р1 = /4 g4 = Х1Х4 Х3 Х4 V Х1Х4 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 V VХ1Х2 Х3Х4 V Х1Х2Х3 Х4 V Х1Х2Х3 Х4 Ф 0; Р4 = /4 g4 = Х1Х2 Х3 Х4 V Х1Х2 Х3 Х4 Ф 0;
Р3 = /4 g4 = Х1Х4 Х3 Х4 V Х1Х4 Х3 Х4 Ф 0; Р4 = /4 g4 = Х1Х4 Х3 Х4 V Х1Х4 Х3 Х4 V Х1Х4 Х3 Х4 V V Х1Х4 Х3 Х4 V Х1Х4 Х3 Х4 V Х1Х4 Х3 Х4 Ф 0.
Так как все функции не равны 0, элемент ХОК4 тестируется.
Шаг 13. Вычисляется функция И4 по формуле Л4 = /4 Ф g4, и ее значения вносятся в табл. 3.
Если на каком-то шаге не удается обеспечить тестируемость элементов ХОК, то доопределяемая функция заменяется и операции алгоритма повторяются. Приведем формулы доопределения контрольных функций:
К = /1;
к4 если если к = 1; к = 0;
g4 =1 /4' если если к к == ; 0;
gз =1 /3: если если к1 V к4 = 1; кк4 = 0;
g4 // N если если к V к4 V к3 = кк4 к3 = 0.
Отметим также, что в заключение процедуры доопределения значений контрольных функций не требуется проверка формирования контрольного множества тестовых комбинаций для 1/4-Г^С, поскольку представленный способ доопределения значений контрольных функций на этапе проверки наличия тестовых комбинаций элементов ХОК обеспечивает и автоматическое формирование соответствующих комбинаций 1/4-кода: наличие тестовых комбинаций <01> и <10> на ХОК гарантирует формирование единицы на его выходе, тогда как все остальные значения функций к^ будут равны нулю.
Заключение. Представленный способ организации контроля комбинационных логических устройств позволяет обеспечивать тестируемость всех элементов ХОК в составе блока логического дополнения, а также формировать контрольное множество тестовых комбинаций для 1/4-Г£С. Следует отметить, что алгоритм доопределения функций является универсальным и позволяет синтезировать схемы контроля для логических комбинационных устройств, реализованных на любой элементной базе. Для многовыходных логических устройств при организации контроля выделяются группы по четыре выхода в каждой, а затем синтезируется отдельная схема контроля. Выходы получаемых подсхем контроля объединяются на входах самопроверяемой схемы сжатия парафазных сигналов для получения одного контрольного
парафазного выхода. При этом блоки контрольной логики отдельных подсхем контроля могут быть реализованы совместно, что позволит уменьшить структурную избыточность конечного устройства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Piestrak S. J. Design of Self-Testing Checkers for Unidirectional Error Detecting Codes. Wroclaw: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroclavskiej, 1995. 111 p.
2. Nicolaidis M. On-Line Testing for VLSI: State of the Art and Trends // Integration. The VLSI Journal. 1998. Vol. 26, is. 1—2. P. 197—209. DOI: 10.1016/S0167-9260(98)00028-5.
3. Das D., Touba N. A. Synthesis of Circuits with Low-Cost Concurrent Error Detection Based on Bose-Lin Codes // J. of Electronic Testing: Theory and Applications. 1999. Vol. 15, is. 1—2. P. 145—155. DOI: 10.1023/A: 1008344603814.
4. Mitra S., McCluskey E. J. Which Concurrent Error Detection Scheme to Choose? // Proc. of Intern. Test Conf. USA, Atlantic City, NJ, 03—05 October 2000. P. 985—994. DOI: 10.1109/TEST.2000.894311.
5. Lala P. K. Self-Checking and Fault-Tolerant Digital Design. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 2001. 216 p.
6. Fujiwara E. Code Design for Dependable Systems: Theory and Practical Applications. John Wiley & Sons, 2006. 720 p.
7. Согомонян Е. С., Слабаков Е. В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989. 208 с.
8. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Самопроверяемые дискретные устройства. СПб: Энергоатомиздат, 1992. 224 с.
9. Goessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1. Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008. 184 p.
10. Nicolaidis M., Zorian Y. On-Line Testing for VLSI — А Compendium of Approaches // J. of Electronic Testing: Theory and Applications. 1998. N 12. P. 7—20. DOI: 10.1023/A:1008244815697.
11. Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl. Generalized Algorithm of Building Summation Codes for the Tasks of Technical Diagnostics of Discrete Systems // Proc. of 15th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS2017). Novi Sad, Serbia, September 29—October 2, 2017. P. 365—371. DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110126.
12. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Дмитриев А. В., Морозов А. В., Гессель М. Организация функционального контроля комбинационных схем методом логического дополнения // Электронное моделирование. 2002. Т. 24, № 6. С. 52—66.
13. Гессель М., Морозов А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Контроль комбинационных схем методом логического дополнения // Автоматика и телемеханика. 2005. № 8. С. 161—172.
14. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В., Пивоваров Д. В. Синтез систем функционального контроля многовыходных комбинационных схем на основе метода логического дополнения // Вестн. Томского гос. ун-та. Управление, вычислительная техника и информатика. 2017. № 4. С. 69—80. DOI: 10.17223/19988605/41/9.
15. Goessel M., Saposhnikov Vl., Saposhnikov V., Dmitriev A. A New Method for Concurrent Checking by Use of a 1-out-of-4 Code // Proc. of the 6th IEEE Intern. On-line Testing Workshop. Palma de Mallorca, Spain. 3-5 July 2000. P. 147—152.
16. Гессель М., Морозов А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Логическое дополнение — новый метод контроля комбинационных схем // Автоматика и телемеханика. 2003. № 1. С. 167—176.
17. Saposhnikov V. V., Saposhnikov Vl. V., Morozov A., Osadtchi G., Gossel M. Design of Totally Self-Checking Combinational Circuits by Use of Complementary Circuits // Proc. of East-West Design & Test Workshop. Yalta, Ukraine, 2004. P. 83—87.
18. Das D. K., Roy S. S., Dmitiriev A., Morozov A., Gössel M. Constraint Don't Cares for Optimizing Designs for Concurrent Checking by 1-out-of-3 Codes // Proc. of the 10th Intern. Workshop on Boolean Problems. Freiberg, Germany, September, 2012. P. 33—40.
19. Sen S. K. A Self-Checking Circuit for Concurrent Checking by 1-out-of-4 code with Design Optimization using Constraint Don't Cares // National Conf. on Emerging trends and advances in Electrical Engineering and Renewable Energy (NCEEERE 2010). Sikkim Manipal Institute of Technology, Sikkim, 22—24 December, 2010.
20. Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Efanov D. Concurrent Error Detection of Combinational Circuits by the Method of Boolean Complement on the Base of „2-out-of-4" Code // Proc. of 14th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS2016). Yerevan, Armenia, 14—17 October 2016. P. 126—133. DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807677.
21. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Построение полностью самопроверяемых структур систем функционального контроля с использованием равновесного кода „1 из 3" // Электронное моделирование. 2016. Т. 38, № 6. С. 25—43.
22. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В., Пивоваров Д.В. Метод логического дополнения на основе равновесного кода „1 из 4" для построения полностью самопроверяемых структур систем функционального контроля // Электронное моделирование. 2017. Т. 39, № 2. С. 15—34.
23. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Построение самопроверяемых структур систем функционального контроля на основе равновесного кода „2 из 4" // Проблемы управления. 2017. № 1. С. 57—64.
24. Сапожников В. В., Рабара В. Универсальный алгоритм синтеза Ш-тестеров // Проблемы передачи информации. 1982. Т. 18, № 3. С. 62—73.
25. Аксёнова Г. П. Необходимые и достаточные условия построения полностью проверяемых схем свертки по модулю 2 // Автоматика и телемеханика. 1979. № 9. С. 126—135.
Сведения об авторах
Валерий Владимирович Сапожников — д-р техн. наук, профессор; Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, кафедра автоматики и телемеханики на железных дорогах; E-mail: [email protected]
Владимир Владимирович Сапожников — д-р техн. наук, профессор; Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, кафедра автоматики и телемеханики на железных дорогах; E-mail: [email protected]
Дмитрий Викторович Ефанов — д-р техн. наук, доцент; ООО „ЛокоТех-Сигнал"; Российский уни-
верситет транспорта (МИИТ), кафедра автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте; E-mail: [email protected]
Дмитрий Вячеславович Пивоваров — Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, кафедра автоматики и телемеханики на железных дорогах; ассистент; E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 29.05.18 г.
Ссылка для цитирования: Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В., Пивоваров Д. В. Организация
контроля комбинационных схем на основе метода логического дополнения до равновесного кода „1 из 4"// Изв.
вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 12. С. 1025—1035.
ORGANIZATION OF CONTROL OF COMBINATIONAL CIRCUITS BASED ON THE METHOD OF LOGICAL COMPLEMENT TO EQUILIBRIUM 1-OUT-OF-4 CODE
V. V. Sapozhnikov1, Vl. V.Sapozhnikov1, D. V. Efanov2, D. V. Pivovarov1
1 Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University, 190031, St. Petersburg, Russia 2 LocoTech-Signal Ltd., 107113, Moscow, Russia E-mail: [email protected]
A variant of the development of the method of logical complement by the equilibrium code is proposed. A method of organization of control of combinational logic devices based on the method of logical complement to the equilibrium 1-out-of-4 code is presented, which does not require additional determination of the values of one of the working functions of the object of diagnosis. The method employs a step-by-step algorithm to determine the control functions, considering the formation of at least once all test combinations for the elements of addition modulo two in the logical complement block and the tester. Uncertainties arising in the process of obtaining the values of control functions allow optimizing the structure of the control logic block and minimizing the complexity of the final device. Complexity of technical implementation of the end device is also affected by the choice of non-convertible function and the sequence of supplementing function definition. Replacing functions in the sequence of supplementing definitions allows to choose the best way to build a control scheme by the index of structural redundancy of the end device. The disadvantage of the considered method is the necessity to ensure the appearance of the required set of test combinations at the inputs of the logic device, which can be difficult with a small number of inputs.
Keywords: combinational logical device, control system, logical complement, equilibrium 1-out-of-4 code, structural redundancy optimization
REFERENCES
1. Piestrak S.J. Design of Self-Testing Checkers for Unidirectional Error Detecting Codes, Wroclaw, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroclavskiej, 1995, 111 p.
2. Nicolaidis M. Integration, the VLSI Journal, 1998, no. 1-2(26), pp. 197-209, DOI: 10.1016/S0167-9260(98)00028-5.
3. Das D., Touba N.A. Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, 1999, no. 1-2(15), pp. 145-155. DOI: 10.1023/A:1008344603814.
4. Mitra S., McCluskey E.J. Proceedings of International Test Conference, 2000, USA, Atlantic City, NJ, 03-05 October 2000, pp. 985-994. DOI: 10.1109/TEST.2000.894311.
5. Lala P.K. Self-Checking and Fault-Tolerant Digital Design, San Francisco, Morgan Kaufmann Publishers, 2001, 216 p.
6. Fujiwara E. Code Design for Dependable Systems: Theory and Practical Applications, John Wiley & Sons, 2006, 720 p.
7. Sogomonyan E.S., Slabakov E.V. Samoproveryaemye ustroystva i otkazoustoychivye sistemy (The Self-Checked Devices and Failure-Safe Systems), Moscow, 1989, 208 p. (in Russ.)
8. Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Samoproveryayemyye diskretnyye ustroystva (The Self-Checked discrete devices), St. Petersburg, 1992, 224 p. (in Russ.)
9. Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1, Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008, 184 p.
10. Nicolaidis M., Zorian Y. Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, 1998, no. 12, pp. 7-20. DOI: 10.1023/A:1008244815697.
11. Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl. Proc. of 15th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS'2017), Novi Sad, Serbia, September 29-October 2, 2017, pp. 365-371. DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110126.
12. Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Dmitriyev A.V., Morozov A.V., Goessel M. Modelling and simulation in engineering, 2002, no. 6(24), pp. 52-66.
13. Goessel M., Morozov A.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 2005, no. 8(66), pp. 1336-1346.
14. Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Efanov D.V., Pivovarov D.V. Tomsk State University Journal. Control and Computer Science, 2017, no. 4, pp. 69-80. DOI: 10.17223/19988605/41/9. (in Russ.)
15. Goessel M., Saposhnikov Vl., Saposhnikov V., Dmitriev A. Proc. of the 6th IEEE International On-line Testing Workshop, 3-5 July 2000, Palma de Mallorca, Spain, pp. 147-152.
16. Gessel M., Morozov A.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Autom. Remote Control, 2003, no. 1(64), pp. 153-161.
17. Saposhnikov V.V., Saposhnikov Vl.V., Morozov A., Osadtchi G., Gossel M. Proc. of East-West Design & Test Workshop, Yalta, Ukraine, 2004, pp. 83-87.
18. Das D.K., Roy S.S., Dmitiriev A., Morozov A., Gössel M. Proc. of the 10th Intern. Workshops on Boolean Problems, Freiberg, Germany, September, 2012, pp. 33-40.
19. Sen S.K. National Conf. on Emerging trends and advances in Electrical Engineering and Renewable Energy (NCEEERE 2010), Sikkim Manipal Institute of Technology, Sikkim, 22-24 December, 2010.
20. Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Efanov D. Proc. of 14th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS'2016), Yerevan, Armenia, 14-17 October, 2016, pp. 126-133. DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807677.
21. Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Efanov D.V. Modelling and simulation in engineering, 2016, no. 6(38), pp. 25-43. (in Russ.)
22. Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Efanov D.V., Pivovarov D.V. Modelling and simulation in engineering, 2017, no. 2(39), pp. 15-34. (in Russ.)
23. Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Efanov D.V. Control Sciences, 2017, no. 1, pp. 57-64. (in Russ.)
24. Sapozhnikov V.V., Rabara V. Problems of Information Transmission, 1982, no. 3(18), pp. 62-73. (in Russ.)
25. Aksеnova G.P. Automation and Remote Control, 1979, no. 9, pp. 126-135. (in Russ.)
Valery V. Sapozhnikov
Vladimir V. Sapozhnikov
Dmitry V. Efanov
Dmitry V. Pivovarov
Data on authors
Dr. Sci., Professor; Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University, Department of Automation and Remote Control on Railways; E-mail: [email protected]
Dr. Sci., Professor; Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University, Department of Automation and Remote Control on Railways; E-mail: [email protected]
Dr. Sci., Associate Professor; LocoTech-Signal Ltd.; Russian University of Transport; Department of Automation, Remote Control, and Communication in Railway Transport; E-mail: [email protected] Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University, Department of Automation and Remote Control on Railways; Assistant; E-mail: [email protected]
For citation: Sapozhnikov V. V., Sapozhnikov Vl. V., Efanov D. V., Pivovarov D. V. Organization of control of combinational circuits based on the method of logical complement to equilibrium 1-out-of-4 code. Journal of Instrument Engineering. 2018. Vol. 61, N 12. P. 1025—1035 (in Russian).
DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-12-1025-1035
