___МЕТОДИЧКИ_2013 / Пособие по ОСМПС (pdf) / 2_Методы поиска неисправностей

тер ведет себя безупречно. Если какой-либо из этих показателей существенно возрастает, принтер не успевает печатать текст, заносимый в буфер, и происходит потеря или неправильная печать символов. Короткая тестовая последовательность позволяет убедиться в отсутствии ошибок печати, а впоследствии полный прогон выявит дефекты печати, которые могут быть отнесены за счет неисправностей в других частях системы по принципу «этот принтер до этого работал прекрасно, а значит, виновата электроника».

2.4.10. Периферийные устройства

Характерными неисправностями дисковой памяти являются неправильная ориентация и дефекты дисков. Пользователь может просто неаккуратно вставить диск. Дефекты дисков должны проявляться в виде отчетливых и недвусмысленных сообщений об ошибках. Необходимо всегда иметь резервные дубликаты дисков, и не стоит использовать основной экземпляр, пока не сняты сомнения об исправности дисковода. Чистка головок обычно не составляет труда, но юстировка дисковода и ремонт его электронных схем требуют гораздо большей квалификации.

С мониторами и дисплеями связаны проблемы другого плана. Хотя это довольно сложные устройства, технология их изготовления хорошо проработана, а принципы построения и функционирования вполне доступны специалистам по обслуживанию радио- и телевизионной аппаратуры, имеющим некоторый опыт практической работы. Несколько новыми для них могут оказаться дешифрирующие устройства клавиатур, но неисправности здесь обычно имеют явно выраженный механический характер. Экраны и схемы формирования изображений, имея относительно более высокую разрешающую способность, в основном аналогичны соответствующим узлам телевизионных приемников.

2.5. ВИДЫ ОШИБОК И УЧЕТ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

2.5.1. Виды ошибок

Причины некорректной работы микропроцессорных систем можно разделить на несколько категорий, например, следующим образом: выход из строя или изменение характеристик компонентов, помехи от внешних источников, некачественность разработки, ошибки пользователя. Причины двух первых типов были рассмотрены выше. Некачественность разработки должна проявляться лишь на стадиях исследования и проектирования изделий.

Исключениями в этом аспекте являются опытные и малосерийные образцы, контроль которых может не охватить всего набора проверок и перепроверок. Характерными примерами такой ситуации являются перспективные разработки, выполняемые в учебных и исследовательских лабораториях в условиях сжатых сроков научными сотрудниками или инженерами, которые могут не иметь опыта работы с микропроцессорами. При этом может случиться так, что опытный образец, нормально функционирующий в благоприятных лабораторных условиях, окажется неработоспособным в реальной обстановке.

В качестве некоторых наиболее вероятных причин некорректной работы назовем нечеткость тактирования, пологость фронтов и дребезг сигналов начальной установки, плохую буферизацию и согласование в схемах интерфейса. Эти дефекты могут вкладываться и в системы, разрабатываемые опытными проектировщиками, но в этих случаях они, как правило, выявляются и устраняются задолго до начала серийного производства.

Труднее всего выявлять ошибки разработчика, поскольку они возникают из-за неточного знания свойств элементов МПС, но сам разработчик еще об этом не догадывается. После долгих (часто трудных) безуспешных попыток ″вдохнуть жизнь″ в свое ″детище″ ему необходимо усомниться в некоторых ранее ″бесспорных″ для него истин.

К ошибкам разработчика следует отнести и ошибки при проведении расчетов нагрузочных и временных соотношений. Эти ошибки также трудно выявлять. Для уменьшения собственных ошибок разработчик должен не только хорошо изучить документацию на все используемые им микросхемы, но также ознакомиться с документацией на находящиеся в эксплуатации существующие МПС аналогичного назначения.

«Ошибки пользователей» - это сокращенное название множества причин некорректной работы, ответственность за которые нельзя возложить на разработчиков и изготовителей аппаратуры или отнести за счет качества компонентов, хотя часто неграмотные действия пользователя являются следствием несовершенства предоставляемой в его распоряжение документации. К числу наиболее распространенных ошибок пользователей относятся следующие:

-неправильная организация интерфейса, когда пользователь не учитывает нагрузочных возможностей, применяет несовместимые периферийные устройства или неправильно использует контакты разъемов;

-неквалифицированное составление программ, без учета особенностей операционной системы, применение «приемов», повышающих эффективность программы, но увеличивающих вероятность возникновения ошибок впоследствии, когда потребуется внесение изменений в программу;

-неправильное обращение с аппаратными средствами, когда пользователь вносит изменения в схему с целью расширения ее функциональных возможностей, что приводит к дополнительным нагрузкам и временным задержкам.

2.5.2. Учет неисправностей

Сказанное выше наводит на мысль о необходимости систематизации сведений и выявления причинно-следственных связей в комплексе мер по обеспечению работоспособности микропроцессорных систем. Если описание связей может вызвать определенные трудности, то сбор данных о неисправностях может оказаться наилучшим методом формирования подобного комплекса.

Если неисправность какого-то типа возникает либо в одно и то же время суток, либо при размещении аппаратуры в одном и том же месте, либо после выполнения определенной последовательности действий, то она уже не является случайной. Мы можем еще не знать ее причин, но паника, вызываемая появлением случайных, несистематически проявляющихся неисправностей, уже не является оправданной. Все случаи некорректного функционирования надо тщательно регистрировать, причем форма регистрации должна по возможности учитывать условия работы системы. Это может оказаться полезным в следующих отношениях:

-разработчики и поставщики оборудования могут получить сведения по «обратной связи» о слабых местах системы и принять меры к их устранению;

-на ранних этапах эксплуатации устройства получаются данные, которые могут быть приняты во внимание при работе с другими устройствами того же типа;

-выявляются внешние источники ошибок, которые могут воздействовать и на устройства других типов;

-формируются банки данных о неисправностях и закономерности, описывающие их возникновение, которые представляют огромную ценность для специалистов по обслуживанию при последующей эксплуатации;

-в процессе фиксации определяются слабые места конкретных типов оборудова-

ния, выпускаемого определенными изготовителями; часто случается, что во многих МПС наблюдаются одни и те же проявления некорректного функционирования, являющиеся следствием работы устройств на предельных режимах в критических ситуациях.

2.5.3. Перечни проверок и алгоритмы их выполнения

При диагностике неисправностей в сложных системах, прежде всего, необходимо оценить состояние системы, руководствуясь нижеприведенными тестами.

1.Правильно ли работала система до возникновения неисправности или неисправность проявилась сразу же после включения системы?

2.Имеется ли журнал регистрации функционирования системы, не могут ли привести к неисправности плохое проектирование или дефектный элемент при изготовлении платы?

3.Если неисправность появилась недавно, в каком режиме работала система до ее возникновения?

4.Является ли неисправность постоянной или перемежающейся?

5.При каких обстоятельствах возникает перемежающаяся неисправность? Зависит ли она от температуры?

6.Можно ли предсказать, когда возникнет неисправность?

7.Если это так, можно ли воспроизвести такие условия, что неисправность будет постоянной?

8.Какие платы в системе работают правильно?

9.Можно ли локализовать неисправность до конкретной платы?

10.Задокументирована ли где-нибудь возникшая неисправность?

На все эти вопросы необходимо ответить прежде, чем приступать к измерениям и удалению подозрительных плат. Опытный исследователь осуществляет подобную оценку почти автоматически, а новичку следует усвоить предложенный алгоритм.

Опытный человек, приступая к решению задач обслуживания, зачастую пробирается к их сути интуитивно. Это нехорошо, так как, действуя подобным образом, он подсознательно отбрасывает некоторые направления поиска, делает ряд поверхностных наблюдений и целиком полагается на имеющийся опыт. Для начинающих и менее уверенных в себе следует рекомендовать более систематизированную методику. Надо заранее составить список необходимых проверок и в дальнейшем придерживаться его. Такие списки должны составлять опытные специалисты по обслуживанию, имеющиеся в данной организации, обращая особое внимание на описание тех действий, которые они сами обычно выполняют автоматически. Подобный перечень будет содержать много тривиальных пунктов:

-проверка, подключена ли система к источнику питания;

-проверка, включено ли питание;

-снятие показаний всех дисплеев;

-регистрация состояния всех индикаторов;

-проверка стабилизируемых напряжений.

На каждом шаге работы по перечню может оказаться достаточно получить ответы на соответствующие вопросы по принципу «работает/не работает». Если же перечень должен обеспечить более детальный анализ ошибок, то ответов «да/нет» и действий, базирующихся на этих ответах, становится недостаточно. Для этих целей может потребоваться разработка соответствующего алгоритма, предусматривающего переходы к вспомогательным тестам, которые реализуются в зависимости от того, просто выявлены или устранены причины конкретных ошибок. Может оказаться возможным построение универсального алгоритма или хотя бы такого алгоритма, который был бы

применим к широкому набору устройств, но не исключено, что его сложность заставит отдать предпочтение разработке более простых частных алгоритмов для отдельных устройств.

Опытный пользователь будет по-прежнему стремиться при работе опустить некоторые фрагменты полной схемы проверки и положиться на свой опыт и интуицию, но если эта схема составлена квалифицированно, ее использование позволяет сберечь время. Начальные проверки могут быть простыми и быстрыми, но их применение зачастую позволяет сразу же исключить из рассмотрения значительные части системы. Если, например, источник питания неисправен, но не был проверен, то многие неисправности различных устройств системы могут быть проявлениями плохой работы источника. Одна-две минуты работы с вольтметром и проверки критических точек с помощью осциллографа позволяют исключить подозрения в некачественности напряжения питания.

Заключение

Микропроцессорные системы имеют шинную архитектуру, и некоторые их неисправности трудно обнаружить, не пользуясь шинно-ориентированной контрольной аппаратурой. Принудительно заставляя систему проходить определенную последовательность состояний, можно выявить явные неисправности с помощью осциллографа и логического пробника.

Причинами некорректного функционирования системы могут быть неисправности источников питания, повышение внутренней или окружающей температуры и внешние помехи. Они могут, кроме того, быть вызваны ошибками разработчиков и пользователей, а также отказами компонентов. Все случаи отказов должны фиксироваться с целью выявления закономерностей и причин их возникновения. Для поиска неисправностей при отсутствии достаточного опыта могут быть применены перечни проверок и алгоритмы их выполнения.

Вопросы для самоконтроля

1.Охарактеризуйте специфические особенности МПС, затрудняющие их отладку.

2.Укажите характерные неисправности и способы контроля печатных плат.

3.Перечислите простейшие контрольно-испытательные приборы. Для чего они используются?

4.Как выполнить простейший контроль системного генератора тактовых импульсов, схемы начального сброса, управляющих сигналов?

5.Опишите принципы тестирования с входными воздействиями и свободного прогона микропроцессора.

6.Как проверить источники питания?

7.К чему приводит повышение температуры в системе и как локализовать источники перегрева?

8.Как проявляется влияние помех на работу МПС? Предложите методы борьбы с помехами.

9.Как можно выявить и устранить неисправности интерфейса и периферийных устройств?

10.Перечислите виды ошибок МПС.

11.Почему необходимо документировать возникающие неисправности?

12.Какова технология диагностики сложных систем? Почему необходимо придерживаться определенных алгоритмов тестирования?