Справочное пособие по цифровой электронике

Разобравшись в схемной плате и найдя основные микросхемы, нужно попытаться найти ответы на следующие вопросы.

1. В каком состоянии находится система — имеется ли какая-либо индикация или система выглядит полностью неработающей? В последнем случае прежде всего необходимо проверить напряжение питания +5 В. Если оно мало или отсутствует, следует отключить питание от печатной платы и установить, «виноват» блок питания или чрезмерная нагрузка из-за короткого замыкания в самой системе.

2. Нажмите кнопку сброса и посмотрите, возникают ли в системе какие-либо изменения. Если происходит частичный сброс (например, индицируется сообщение об авторском праве или появляется какой-то начальный стимул), неисправность микропроцессора маловероятна, а более правдоподобен отказ в какой-либо вспомогательной микросхеме, например в ЗУПВ.

3. Если наблюдается перемежающаяся неисправность (система какое-то время работает, а затем останавливается в непредсказуемой точке), проверьте все разъемы. Соединения в краевых разъемах довольно ненадежны, и их контакты следует периодически чистить. Аналогичная проблема возникает, если основные микросхемы вставлены в гнезда. Осторожно нажмите на каждую из «больших» микросхем и посмотрите, не возобновляется ли правильная работа. Иногда до замены микросхемы достаточно просто аккуратно вынуть ее и снова вставить, так как эта операция может прочистить контакты.

4. Если микропроцессор вроде бы работает и неисправность не перемежающаяся, целесообразно проверить сигналы управления в самом микропроцессоре. На рис. 5.6–5.8 показана разводка контактов четырех наиболее популярных 8-битных микропроцессоров.

Рис. 5.5. Разводка контактов микропроцессора 6502.

Рис. 5.6. Разводка контактов микропроцессора 6800.

Рис. 5.7. Разводка контактов микропроцессора 6809.

Рис. 5.8. Разводка контактов микропроцессора Z80.

С помощью логического пробника (см. приложение 2) убедитесь, что:

а) имеются сигналы на входе синхронизации (пробник показывает наличие импульсов). Если их нет, проверьте схему генератора синхронизации;

б) на входе сброса отсутствует сигнал низкого уровня (проверьте также действие короткого импульса при нажатии кнопки сброса). При «зависшем» входе сброса проверьте соответствующую схему формирования сигнала сброса;

в) отсутствует постоянный сигнал низкого уровня на входе немаскируемого прерывания. Если такой сигнал все же имеет место, попробуйте поочередно отключать внешние устройства до тех пор, пока сигнал немаскируемого прерывания не станет пассивным. Проверьте также микросхему ввода-вывода (можно временно вынуть ее из гнезда, не забыв, конечно, предварительно выключить питание);

г) линии считывания и записи (или одна линия считывания/записи) активны. Если микропроцессор выбирает команды и выполняет их, на этих линиях действует непрерывный поток импульсов. Если их нет, нажмите кнопку сброса и проверьте наличие кратковременной активности на линии считывания. В случае отсутствия импульсов и при срабатывании сигнала сброса, по всей вероятности, неисправен сам микропроцессор.

5. Если на предыдущих этапах проблема не выяснена, поочередно коснитесь логическим пробником каждой линии адреса и данных (при наличии осциллографа удобно использовать и его). Наблюдайте сигнал на каждой линии.

Если на какой-то линии постоянно действует сигнал низкого или высокого уровня (т. е. она «зависла») или постоянно находится в высокоимпедансном состоянии, выключите питание и попробуйте поочередно отсоединять вспомогательные микросхемы. В случае сохранения неисправности ее причиной может быть отказ в одном из внутренних буферов микропроцессора, что требует его замены.

6. Если все ваши попытки оказались тщетными, воспользуйтесь следующими «менее научными», но тем не менее эффективными приемами:

а) пусть система поработает некоторое время, затем поочередно коснитесь пальцем каждой микросхемы. Если какая-то микросхема слишком горячая, то вполне возможно, что неисправность произошла именно в ней (температуру можно сравнить, касаясь аналогичной микросхемы на этой же или другой печатной плате);

б) когда микросхемы вставлены в гнезда, поочередно вынимайте и заменяйте каждую из них (не забывая, конечно, выключать питание). Замену следует производить на заведомо работоспособную микросхему.

Данные в сложной микропроцессорной системе непрерывно изменяются с очень высокой скоростью (быстродействие многих современных микропроцессоров составляет более 1 млн. операций в секунду). Чтобы получить осмысленное представление о состоянии системы, в некоторых случаях требуется проанализировать изменение данных по командам. Для этого разработан способ восприятия данных от системы за небольшой временной интервал и запоминания их для индикации и наблюдения.

Как и многие современные контрольно-измерительные приборы, логические анализаторы содержат встроенные микропроцессоры. Стоимость этих приборов колеблется от 50 фунт. ст. (сравнительно несложный прибор с 16-ричным индикатором и небольшой памятью — 2К) до нескольких тысяч фунтов стерлингов (многофункциональный прибор с памятью 16К и дисплеем на электронно-лучезой трубке).

Логические анализаторы подключаются к исследуемой системе через входной порт и быстродействующую память для регистрации данных. Благодаря этому прибор может зарегистрировать часть изменяющихся данных, существующих в исследуемой системе.

В анализаторе обычно предусматриваются различные режимы запуска и сбора данных. Важно, чтобы он мог зафиксировать данные, имеющиеся в системе до и после определенной точки при выполнении программы. Для этого приходится сравнивать входную информацию с определенным пользователем запускающим словом. Когда в системе возникает запускающее слово (например, микропроцессор обращается по конкретному адресу памяти), схемы запуска формируют импульс, «замораживающий» состояние памяти для регистрации данных. Таким образом обеспечивается фиксация данных и их доступность для последующего анализа.

Еще один из способов запуска заключается в использовании импульса, генерируемого на одной из входных линий. Типичным примером такого запуска является регистрация данных до и после появления импульса на линии прерывания.

Большинство многофункциональных логических анализаторов обеспечивают два режима индикации — во временной области и в информационной области. В первом случае индицируется временная диаграмма в виде сигналов, показывающих состояния каждой входной лиши в выбранном временном интервале (диаграмма напоминает изображение на экране многоканального запоминающего осциллографа). Обычно допускается движение «окна» по памяти для регистрации (или перемещение курсора по неподвижному изображению), что позволяет получить более подробную информацию, включая двоичное и 16-ричное преобразования сигналов в конкретный момент времени. Индикация в информационной области производится в двоичном или 16-ричном форматах, а иногда позволяет дисассемблировать дг-.нные для различных микропроцессоров.

Глава 6

Полупроводниковая память

В гл. 5 мы говорили о необходимости схем, предназначенных для хранения последовательностей команд и изменяющейся информации (данных), используемой в процессе обработки. Выпускается несколько разновидностей микросхем полупроводниковой памяти. Некоторые из них обеспечивают постоянное хранение программ и данных, поэтому их называют энергонезависимыми. В энергозависимой памяти при выключении питания ее содержимое теряется.