Структурный подход

Известные структурные методы построения тестов для цифровых устройств с памятью являются обобщением структурных методов построения тестов для комбинационных ЦУ (см. предыдущую лекцию) на последовательностные. Наиболее распространённый на практике подход к построению тестов для последовательностных схем основан на преобразовании их в так называемый комбинационный эквивалент (КЭ).

Итеративные комбинационные схемы

В комбинационном эквиваленте, получаемом путём условного обрыва обратных связей, вектор представляет так называемые псевдовходы, а вектор - псевдовыходы (рис. 5.1)

Рис. 5.1 Преобразование последовательностной логической схемы в комбинационный логический эквивалент

Если рассматривается поведение последовательностной схемы в течение t тактов, то t комбинационных эквивалентов соединяются последовательно в итеративную комбинационную схему (ИКС), как показано на рис. 5.2. Здесь произвольная j-я итерация I_j итеративной комбинационной схемы соответствует состоянию исходной последовательностной схемы на j-м такте времени. При этом компоненты векторов X_j, Z_j соответствуют линиям первичных входов и выходов соответственно, , – псевдовходам и псевдовыходам соответственно на j-м такте. Также очевидно, что , – это линии, определяющие состояние последовательностного ДУ в начале и в конце j-го такта соответственно.

Рис. 5.2 Структура комбинационной итеративной схемы из t КЭ

Далее при генерации тестов можно применять один из методов, разработанных для комбинационных схем, с учётом специфики последовательностных.

В качестве примера рассмотрим простейший триггер, представленный на рис. 5.3: функциональная схема триггера (рис. 5.3, а) и его комбинационный эквивалент (рис. 5.3, б).

а). Функциональная схема триггера б). Комбинационный эквивалент триггера

Рисунок 5.3 Схематическое пояснение представления RS-триггера в виде его комбинационного эквивалента

Пример построения теста для асинхронного rs-триггера

Рассмотрим построение теста, который проверяет неисправность V ≡ 1 на нижнем плече триггера на основе методов с использованием шестизначного алфавита T₆. Процесс построения теста начинается с внесения значения V₁=D', соответствующего неисправности const 1 в итеративной схеме из одного комбинационного эквивалента (рис. 5.4).

Рисунок 5.4 Построение тестовой последовательности – 1 КЭ

Из примера видно, что в итеративной комбинационной схеме, как и ранее, надо выполнить D-распространение критического значения (в данном случае D′) от места неисправности до внешних выходов схемы при условии неопределенности начального состояния ДУ, т.е. неопределённых значениях на псевдовходах первого КЭ итеративной комбинационной схемы. Поскольку в процессе доопределения мы получаем для псевдовхода y₁=1 вместо неопределенного значения y=u, то это говорит о невозможности построения теста для итеративной схемы из одного эквивалента (единичной длины). Отметим, что мы строим тест, исходя из предположения, что начальное состояние ДУ не известно.

Поэтому для нашего примера выполняем распространение критического значения D′ на первичный выход для итеративной схемы, содержащей два комбинационных эквивалента (рис. 5.5).

Рисунок 5.5 Построение тестовой последовательности – 2 КЭ

В результате этой процедуры и после доопределения значений прямого распространения получаем тестовую последовательность, состоящую из двух наборов:

x₁₁ 0, x₁₂ u ;

x₂₁ 1, x₂₂ 1.

Таким образом, для итеративной комбинационной схемы мы строим не один проверяющий набор, а последовательность входных наборов — тест.

Очевидно, что каждый КЭ в итеративной комбинационной схеме соответствует своему такту или моменту времени. При этом распространение критического значения может произойти как в рамках одного КЭ (т.е. за один такт), так и нескольких КЭ (т.е. за несколько тактов). Кроме этого, необходимо выполнить, также как и для комбинационных схем, доопределение — подтверждение значений, полученных в процессе D-распространения критического значения на первичные выходы. При этом мы получаем значения внешних входов схемы, то есть тестовые наборы.

При внешней простоте и логичности такого подхода существуют принципиальные различия построения тестов для последовательностных и комбинационных ДУ.

Следует отметить, что итеративная комбинационная схема в общем случае неадекватно отражает поведение асинхронных последовательностных схем. Строго говоря, эта модель соответствует синхронной последовательностной схеме с синхронизацией в точках обрыва обратных связей. Поэтому полученные при таком подходе результаты для асинхронных схем подлежат дальнейшей проверке, в первую очередь, на предмет отсутствия состязаний сигналов.

Кроме того, при разворачивании последовательностной схемы в итеративную комбинационную неисправности "размножаются". Так, в приведенном примере одиночная константная неисправность на нижнем плече триггера в итеративной комбинационной схеме соответствует двум константным неисправностям V₁≡1 и V₂≡1. Поэтому методы генерации тестов для последовательностных схем должны учитывать этот эффект.

При построении тестов производится активизация путей в многозначных алфавитах от неисправных линий до одного из выходов последней, t-й копии итеративной комбинационной схемы. При этом число копий КЭ k определяется условием появления неопределённых значений на псевдовходах (t − k)-й копии.

При невозможности установить неопределенное значение на псевдовходах возникает проблема установки схемы в заданное начальное состояние. В общем случае надо использовать установочную последовательность, переводящую схему с памятью из неизвестного начального состояния в некоторое известное. Причём эта последовательность должна устанавливать в определённое состояние исправную и неисправную схему.