ПЕРСПЕКТИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 629.7.05

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

М. С. Сорокина*, В. В. Золотухин

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*E-mail: [email protected]

Благодаря последовательному или параллельному включению в электрическую цепь элементов управления достигается удобство тестирования ПЛИС. В дополнение к тестовым цепям можно управлять отдельно выбранными компонентами, а именно диодами и транзисторами, используя тестовые кристаллы. Эти кристаллы содержат определенный набор изолированных элементов, которые находятся в интегральной схеме.

Рассмотрены алгоритмы самодиагностики цифровых интегральных схем. Анализ результатов диагностики проводится как с помощью таблиц с кодами ошибок, так и с помощью различных средств индикации. Алгоритмы самодиагностики ЦИС также используются в авиакосмической промышленности.

Ключевые слова: цифровые интегральные схем, Алгоритм самодиагностики, Алгоритмы самодиагностики цифровых интегральных схем, Программные логические интегральные схемы, Цифровые схемы с программируемыми ПЛИС, Производственный контроль, Встроенное диагностическое обеспечение.

ADVANCED SELF-DIAGNOSTIC ALGORITMS FOR DIGITAL INTEGRATED CIRCUITS

M. S. Sorokina*, V. V. Zolotuhin

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: [email protected]

Due to the sequential or parallel inclusion of control elements into the electrical circuit, the convenience of FPGA testing is achieved. In addition to test circuits, you can control separately selected components, namely diodes and transistors, using test crystals. These crystals contain a specific set of isolated elements that are in the integrated circuit.

Algorithms of self-diagnostics of digital integrated circuits are considered. Analysis of the results of diagnostics is carried out both with the help of tables with error codes and with the help of various means of indication. Algorithms for self-diagnostics of TsIS are also used in the aerospace industry.

Keywords: Digital integrated circuits, Algorithm of diagnosis, Algorithm of diagnosis digital, integrated circuits, Software logic integrated circuits, Digital circuit with programmable PLD, Production control, Input diagnostic software.

Введение. В настоящее время при разработке радио и цифрового оборудования широко используются программируемые логические интегральные схемы, что связано, прежде всего, с большой логической емкостью современной ПЛИС, что позволяет реализовывать функционально сложные устройства с высокочастотными характеристиками на однокристальной интегральной схеме. Процесс накопления информации приводит к интеграции компонент интеллектуальных систем в информационное обеспечение. Высокая степень интеграции и большое количество встроенных функциональных блоков FPGA приводят к увеличению вероятности функ-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 1

ционального дефекта, что приводит к неисправности разработанного оборудования. Поэтому при тестировании важно проводить не только параметрический, но и функциональный контроль ПЛИС. Появление дефектов может быть связано с нарушением правил транспортировки ПЛИС и наличием на рынке большого количества контрафактной продукции, включая чипы, которые уже сняты с производства, но все еще используются в некоторых образцах оборудования. Проведение функционального контроля подтверждает возможность использования ПЛИС в высоконадежном оборудовании в заданных условиях внешних воздействующих факторов и заданных характеристиках.

Методы аппаратного контроля требуют введения избыточного (контрольного) оборудования, что периодически усложняет и увеличивает стоимость оборудования, объем которого резко возрастает с расширением класса контролируемых дефектов, в результате этого подхода на этапе управления производством неоправданно.

Процедура самотестирования реализуется существующей ПЛИС, в которую на этапе управления вводится тестовое программное обеспечение, в дальнейшем именуемое встроенным тестом. После отладки устройства FPGA программируется в соответствии с рабочим алгоритмом.

Используемый способ выигрывает в отличие от метода диагностики с помощью аппаратных встроенных цепей управления тем, что нет необходимости использовать дополнительное оборудование для выполнения диагностики. Другое отличительное преимущество заключается в том, что данный метод позволяет локализовать местоположение неисправности, в то время как описанные выше методы по большей части позволяют обнаруживать наличие неисправности в устройстве.

Анализ результатов диагностики проводится как с помощью таблиц с кодами ошибок, так и с помощью различных средств индикации. На примере аналоговых, цифровых и импульсных инверторов показаны основные формы представления функции в схемо- и мнемотехнике, математике и физике, на уровне структурных схем и формул. Приведен пример синтеза интегрированного теста для интерфейсной платы, содержащей четыре порта передачи данных. Рассмотрен метод самотестирования цифровых схем, реализованный на существующем устройстве ПЛИС, который включает в себя необходимую диагностическую поддержку на время контроля производства. Диагностика программного обеспечения состоит из этапов определения элементов схемы, которые проверяются ПЛИС, определения набора обнаруживаемых физических дефектов и разработки алгоритма представления тестовых наборов. Предлагаемый способ не требует дополнительных аппаратных затрат, отличается не сложностью встроенного теста и позволяет проверить большинство элементов, к которым имеет доступ ПЛИС, и указывает на наличие и местоположение неисправности.

Завершающим этапом обобщение, описание и анализ результатов диагностики. Интерпретация необходима, если нет возможности подключения к компьютеру и его собственные средства индикации очень ограничены. В этом случае создаются специальные таблицы с кодами ошибок, которые позволяют декодировать полученные результаты. Для очень сложных устройств такие таблицы могут достигать больших размеров, что приводит к замедлению и усложнению диагностического процесса. При достаточном количестве средств индикации для пользователя, как правило, выводятся либо регистры состояния, различные флаги, либо уже декодированная статистика. После рассмотрения необходимо проанализировать полученные данные, которые состоят в анализе типа неисправности, причины неисправности, возможности устранения или внесения корректировок в процесс.

Библиографические ссылки

1. Магеррамов Р. В. Процесс тестирования интегральных микросхем // Молодой ученый. 2015. № 13. С. 154-158. URL https://moluch.ru/archive/93/20586/ (дата обращения: 01.04.2019).

2. Кон Е.Л., Фрейман В.И. Подходы к тестовому диагностированию цифровых устройств // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2012. № 6. С. 231-241.

3. Киселев В. В. Диагностика кратных дефектов в автоматах // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. - 2012. - № 6. - С. 267-270.

4. Стешенко В. Б., Самохин А. В. Школа разработки аппаратуры цифровой обработки сигналов на ПЛИС / МГТУ им. Н.Э. Баумана. URL: www.sm.bmstu.ru/sm5/n4/oba.html (дата обращения: 01.04.2019).

5. Киселев В.В., Суворов Н.А. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2015.

© Сорокина М. С., Золотухин В. В., 2019