專利名稱:微機(jī)故障診斷儀的制作方法
微機(jī)故障診斷儀是一種數(shù)據(jù)域測試儀器，用于診斷各種以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的故障，并測試中央處理器CPU、并行輸入／輸出接口PIO、計(jì)數(shù)器／定時(shí)器CTC芯片的功能。
目前，美國HP公司及國外其它一些公司生產(chǎn)了特征分析儀，美國HP公司還生產(chǎn)了HP5001系列的微處理器運(yùn)行器(Microprocessor Exerciser)，用以產(chǎn)生特征激勵(lì)。其特征分析與特征激勵(lì)是分開的，使用不便，且無測試大規(guī)模集成電路(LSI)芯片功能的能力。
本發(fā)明的目的是把特征激勵(lì)、特征分析和功能測試三者有機(jī)地組合在一起，既可作為一般的特征分析儀使用，診斷各種帶特征激勵(lì)的系統(tǒng)；也可診斷各種未帶特征激勵(lì)的系統(tǒng)；還可測試常用LSI芯片的功能，并具有微系統(tǒng)分析的能力。
微機(jī)故障診斷儀整機(jī)框圖示于圖1。CPU(4)是機(jī)器的控制中心，CPU本身又可作為被測對(duì)象。(2)是特征分析部分，(1)是特征激勵(lì)部分。若被測系統(tǒng)(5)本身無特征激勵(lì)，則由本儀器提供特征激勵(lì)(1)。這時(shí)開關(guān)K1、K2、K3、K4分別置于8、10、12、14端。被測系統(tǒng)(5)經(jīng)激勵(lì)，其被測節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)(DATA)經(jīng)K4送給特征分析電路(2)進(jìn)行分析，測量窗口的開啟(START)，關(guān)閉(STOP)和時(shí)鐘(CLK)信號(hào)均由本儀器的特征激勵(lì)電路(1)提供，若被測系統(tǒng)(6)本身帶激勵(lì)，則開關(guān)K1、K2、K3、K4分別置于7、9、11、13端，開啟(START)、關(guān)閉(STOP)和時(shí)鐘(CLK)信號(hào)均由被測系統(tǒng)(6)提供，(3)為LSI功能測試部件。
圖2為總線處理電路，當(dāng)CPU執(zhí)行程序使圖中控制信號(hào)C4置“0”以后，數(shù)據(jù)選擇器(17)的1Y與1A接通，2Y與2A接通。CPU執(zhí)行一條存貯器讀(LD)指令，發(fā)出存貯器請(qǐng)求(MREQ)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器(17)送至與非門(22)，同時(shí)發(fā)出讀(RD)信號(hào)，取指周期(
M1)信號(hào)和時(shí)鐘(φ)信號(hào)至與非門(22)。(22)輸出負(fù)脈沖，經(jīng)反相器(15)變?yōu)檎}沖，送至鎖存器(16)的選通(STB)端，把被測系統(tǒng)中所尋址的存貯單元內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)總線(23)讀入鎖存器(16)。接著CPU執(zhí)行一條輸入(IN)指令，發(fā)出輸入／輸出請(qǐng)求(IORQ)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器(17)到與非門(21)，輸入／輸出選通信號(hào)(19)經(jīng)與非門(20)到(21)，RD信號(hào)直接到(21)、門(21)輸出負(fù)脈沖信號(hào)到鎖存器(16)的器件選擇(
DS1)端，把(16)內(nèi)的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線(24)輸入到CPU。這樣，CPU就完成對(duì)被測系統(tǒng)的一次讀操作。反之，若先置C4為“①”，CPU先執(zhí)行一條輸入指令，再執(zhí)行一條讀指令，則完成對(duì)被測系統(tǒng)某外部設(shè)備的一次輸入操作。這樣，CPU實(shí)現(xiàn)了對(duì)本系統(tǒng)與被測系統(tǒng)存貯空間的雙重尋址，避免總線沖突。
圖3為自由運(yùn)行電路，由JK觸發(fā)器(25)、(26)、D觸發(fā)器(27)和三態(tài)門(28)、(29)等組成。在儀器加電或復(fù)位操作后，控制信號(hào)C7置“0”，觸發(fā)器(25)、(26)的
Q＝1，使三態(tài)門(29)(共8個(gè))禁止，而三態(tài)門(28)的輸入組(共8個(gè))使能，數(shù)據(jù)總線(24)與(30)接通，CPU正常工作。當(dāng)CPU把C7置“1”后，觸發(fā)器(25)的CP端發(fā)生負(fù)跳變而翻轉(zhuǎn)，其
M1＝0，使門(29)使能，門(28)禁止，數(shù)據(jù)總線(30)與(24)斷開，而與地接通，CPU不斷執(zhí)行空操作(NOP)指令，程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容不斷增1，這即所謂自由運(yùn)行。在地址線A15第一次發(fā)生負(fù)跳變后，φ、
Q信號(hào)使觸發(fā)器(27)的Q端發(fā)生負(fù)跳變，而觸發(fā)器(26)的Q端(35)發(fā)生正跳變，作為特征分析窗口的開始。當(dāng)A15第二次發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，觸發(fā)器(26)的Q端發(fā)生負(fù)跳變，作為特征分析窗口的結(jié)束。同時(shí)JK觸發(fā)器(25)的
Q端發(fā)生正跳變，使三態(tài)門(29)禁止，三態(tài)門(28)使能，CPU恢復(fù)正常工作，自由運(yùn)行結(jié)束。
圖4是限定輸入電路，由觸發(fā)器(36)、(37)、(38)等組成，使用該電路能測出被測系統(tǒng)中存貯器或I／O接口的地址范圍，或?qū)Ρ环治龅臄?shù)據(jù)進(jìn)行限定。限定輸入端Qin接到被測器件的芯片選擇(
CS)端。CPU執(zhí)行INA、(C)輸入指令把
CS的狀態(tài)鎖存于觸發(fā)器(36)中。因?yàn)樵撝噶钣扇齻€(gè)機(jī)器周期組成，因而采用三級(jí)觸發(fā)器，最后通過數(shù)據(jù)線DO讀取D觸發(fā)器(36)的狀態(tài)，便知被測器件選擇端的狀態(tài)。CPU一方面掃描地址空間，一方面檢查觸發(fā)器(36)的狀態(tài)，便可確定被測器件的地址范圍，或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行限定。
按上述技術(shù)途徑能使本發(fā)明具有成本低，使用方便，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。由于特征分析和特征激勵(lì)組合在一起，接受微處理器的統(tǒng)一管理，因而能容易地實(shí)現(xiàn)組合特征，限定輸入等功能。儀器能提供激勵(lì)，并自動(dòng)取回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行特征分析，用戶可很少甚至無需用測試棒接觸被測節(jié)點(diǎn)，操作簡便，除進(jìn)行特征分析外，還能單獨(dú)測試Z80－CPU、Z80－PIO、Z80－CTC芯片的功能，對(duì)被測系統(tǒng)中的存貯器，接口等器件進(jìn)行在線功能測試，還能分析被測系統(tǒng)的地址映象，因而功能強(qiáng)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方案如圖1所示。采用Z80型微處理器。特征分析電路主要由三片74LS174芯片組成的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列發(fā)生器組成、特征激勵(lì)電路由前述的總線處理電路、自由運(yùn)行電路及其它控制電路組成?？偩€處理電路采用8212型鎖存器(16)和74LS157型數(shù)據(jù)選擇器(17)。自由運(yùn)行電路采用74LS76型JK觸發(fā)器(25)、(26)和74LS74型D觸發(fā)器(27)。儀器有一個(gè)16個(gè)按鍵的鍵盤，和四個(gè)七段發(fā)光二極管顯示特征數(shù)。儀器還提供兩個(gè)空插座，以插入被測的PIO、CTC芯片。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)故障診斷儀由特征激勵(lì)[1]，特征分析[2]部件和大規(guī)模集成電路功能測試[3]等組成，其特征在于a、由鎖存器[16]，數(shù)據(jù)選擇器[17]等器件組成的總線處理電路；b、由JK觸發(fā)器[25]、[26]和D觸發(fā)器[27]等器件組成的自由運(yùn)行電路；c、由D觸發(fā)器[36]、[37]、[38]等器件組成的限定輸入電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的微機(jī)故障診斷儀，其特征在于微處理器輸入／輸出請(qǐng)求信號(hào)IORQ和存貯器請(qǐng)求信號(hào)MREQ連至數(shù)據(jù)選擇器〔17〕的1A、1B、2A、2B端。數(shù)據(jù)選擇器的1Y、2Y端分別連至與非門〔21〕、〔22〕。存貯器選通信號(hào)〔18〕和輸入／輸出選通信號(hào)〔19〕連至與非門〔20〕。與非門〔20〕輸出連至與非門〔21〕?！?1〕的輸出連至鎖存器〔16〕的
DS1端。與非門〔22〕的輸出經(jīng)反相器〔15〕連至鎖存器〔16〕的STB端。〔23〕是鎖存器〔16〕的數(shù)據(jù)輸入線，連至被測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線?！?4〕是鎖存器〔16〕的數(shù)據(jù)輸出線，連接本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的微機(jī)故障診斷儀，其特征在于數(shù)據(jù)總線〔30〕和〔24〕之間接入了三態(tài)門〔28〕，數(shù)據(jù)總線〔30〕與地之間接入了三態(tài)門〔29〕。三態(tài)門〔29〕的三態(tài)控制端接受觸發(fā)器〔25〕
Q端信號(hào)的控制?！?5〕的
Q端和微處理器RD信號(hào)經(jīng)與非門〔31〕相與后連至〔28〕的三態(tài)控制端?？刂菩盘?hào)C7與觸發(fā)器〔26〕的
Q信號(hào)經(jīng)與非門〔32〕相與后連至觸發(fā)器〔25〕的CP端。觸發(fā)器〔26〕的Q端輸出作為特征分析窗口的START／STOP〔35〕信號(hào)。地址線A15連至觸發(fā)器〔27〕的D端，時(shí)鐘信號(hào)φ和
M1信號(hào)經(jīng)或門〔33〕連至觸發(fā)器〔27〕的CP端，控制信號(hào)C7和〔27〕的Q端信號(hào)經(jīng)與門〔34〕相與后連至觸發(fā)器〔26〕的CP端。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的微機(jī)故障診斷儀，其特征在于限定輸入端Qin連至觸發(fā)器〔38〕的D端。
RD、
WR信號(hào)連至與非門〔40〕。門〔40〕的輸出、
m1和φ信號(hào)送至與非門〔39〕。門〔39〕輸出連至〔36〕、〔37〕、〔38〕的CP端。
5.按權(quán)利要求
1所述的微機(jī)故障診斷儀，其特征在于把特征激勵(lì)、特征分析和大規(guī)模集成電路的功能測試三者有機(jī)地組合在一起。
專利摘要
微機(jī)故障診斷儀，是一種數(shù)據(jù)域測試儀器。其特點(diǎn)是把特征激勵(lì)，特征分析和大規(guī)模集成芯片功能測試三者組合在一起，通過功能完善的總線處理電路、自由運(yùn)行電路和限定輸入電路等能用來診斷各種帶微機(jī)系統(tǒng)故障及測試常用的大規(guī)模集成芯片(Z80-CPU、PIO、CTC)的功能。
文檔編號(hào)G06F11/22GK85200150SQ85200150
公開日1986年4月9日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者楊吉祥 申請(qǐng)人:南京工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan