АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

Заявляемая полезная модель относится к области вычислительной и контрольно-измерительной техники и может быть использована для диагностики, контроля и восстановительного ремонта цифровых и микропроцессорных устройств.
Известно устройство для диагностирования дискретных блоков (патент RU 2109329, приор. 27.03.1996), содержащее генератор случайных чисел, блок поразрядного сравнения, эталон в виде эталонной модели, блок управления, блок имитации и блок отображения информации.
Известно устройство для контроля радиоэлектронных объектов (патент RU 2324213, приор. 19.09.2006), содержащее кнопку «Пуск», блок формирователя стробирующих импульсов, счетчик, коммутатор, блок линий задержки, блок умножителя, блок формирователя эталонных сигналов, интегратор, блок нормирования, схему сравнения, ключ, блок памяти, блок вывода информации, аналого-цифровой преобразователь, блок оперативной памяти результатов оценки, N схем сравнения, блоки памяти признаков отказа, регистры.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является автоматизированная система диагностирования цифровых устройств (заявка RU 2009136673, приор. 21.09.2009), содержащая персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ), блок шинных формирователей, блок цифровых интерфейсов, устройство управления блоком цифровых интерфейсов, модуль цифровых выходов, модуль цифровых входов, блок питания с контролем потребления, жидкокристаллический сенсорный монитор.
Недостатками описанных аналогов и прототипа является ограниченность их функциональных возможностей, обусловленная фиксированной структурой внутренней архитектуры аппаратуры контроля, не предусматривающей модульное наращивание и функциональное расширение возможностей изменения структуры алгоритма функционирования аппаратуры в случае необходимости, увеличение числа одновременно анализируемых состояний объектов контроля и расширение номенклатуры диагностируемых цифровых устройств, а также ограниченные возможности диагностирования сложных цифровых устройств при выборе в качестве источника синхросигнала, синхроимпульсов, формируемых самим диагностируемым цифровым устройством.
Задача заявляемой модели заключается в повышении эффективности реализации внутренней архитектуры автоматизированной системы контроля (АСК) за счет обеспечения адаптивного переконфигурирования режимов ее работы, изменения типов формируемых сигналов, алгоритмов поиска и локализации неисправностей, диагностирования и контроля цифровых устройств с обеспечением возможности синхронизации от внешнего прибора или от диагностируемого цифрового устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в автоматизированную систему контроля цифровых устройств, содержащую персональную электронно-вычислительную машину, устройство сопряжения в виде блока шинных формирователей, блок цифровых интерфейсов, устройство управления блоком цифровых интерфейсов, модуль цифровых выходов, модуль цифровых входов, введены встроенная электронно-вычислительная машина, LAN-концентраторы, модуль внешней синхронизации, блоки канальных модулей в виде взаимосвязанных модулей цифровых интерфейсов и программируемых логических интегральных схем с изменяемой конфигурацией архитектуры, при этом LAN-концентраторы связывают встроенную электронно-вычислительную машину с канальными модулями через объединительную плату, каждый модуль цифровых интерфейсов связан каналом данных (КД) и каналом переконфигурирования (КП) с программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС), каждая из которых связана каналом синхронизации (КС) через объединительную плату между собой и выходом модуля внешней синхронизации, вход которого подключен к выходу объекта контроля или другому источнику внешней синхронизации, а выходы ПЛИС подключены к объекту контроля через порты ввода/вывода. В качестве внутрисистемного магистрального цифрового интерфейса использован набор унифицированных интерфейсов LAN, блоки изменения конфигурации архитектуры канальных модулей выполнены на программируемых логических интегральных схемах. Это позволяет в процессе работы динамически переконфигурировать направление, тип и количество каналов ввода/вывода тестовых сигналов, обеспечивает возможность наращивания числа подключаемых модулей за счет увеличения количества используемых LAN-концентраторов и возможность использования внешней тактовой частоты для обеспечения синхронизации работы портов ввода/вывода на произвольной тактовой частоте, в том числе и в случае, когда источником тактовых цифровых синхросигналов является блок из состава диагностируемого цифрового устройства.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется функциональной схемой АСК цифровых устройств, изображенной на фиг.1 и содержащей следующие функциональные элементы: 1 - встроенная в состав АСК ЭВМ; 2 - объединительная плата; 3 - К LAN-концентраторов; 4 - N канальных модулей, каждый из которых состоит из преобразователя интерфейса 5 и программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) 6; 7 - модуль внешней синхронизации. При этом вход модуля внешней синхронизации 7 может быть подключен по каналу синхронизации (КС) к цепи диагностируемого цифрового устройства (в этом случае АСК работает на тактовой частоте внешнего синхросигнала) либо не задействован (в этом случае в качестве источника синхросигнала используется внутренняя тактовая частота АСК). Модуль цифрового интерфейса 5 состоит из микроконтроллерного блока, распределяющего потоки данных (КД) в соответствии с форматом системы команд, поступающих от встроенной ЭВМ 1. Канал переконфигурирования (КП), соединяющий преобразователь интерфейса 5 и ПЛИС 6, предназначен для изменения режима работы ПЛИС 6. Количество сигналов в портах ввода/вывода определяется соответствующей конфигурацией, хранимой во внутренней памяти ЭВМ 1. Номенклатура формируемых типов цифровых сигналов ограничивается номиналом питающего напряжения периферийных банков ПЛИС 6. Общее количество сигналов ввода/вывода, подключаемых к диагностируемому цифровому устройству, определяется как произведение Z1*Z2*…*ZK*…*ZN, где ZK - количество сигналов ввода/вывода К-го канального модуля.
Заявляемая АСК цифровых устройств работает следующим образом. Сигналы управления на канальные модули 4 поступают через объединительную плату 2, трансляцию. LAN-сигналов по всей объединительной плате 2 обеспечивают LAN-концентраторы 3. Встроенная ЭВМ 1 обладает двумя портами LAN, что позволяет пользователю работать с АСК и диагностируемым объектом контроля в режиме удаленного доступа. Алгоритм функционирования АСК определяется программным обеспечением в составе ЭВМ 1 или, в случае удаленного доступа, программным обеспечением из состава внешней управляющей пользовательской ЭВМ. В соответствии с командами, поступающими с ЭВМ 1, осуществляется выбор ведущего канального модуля из канальных модулей 4, формирующего набор управляющих сигналов, которые посредством канала синхронизации (КС) объединительной платы 2 распространяются на другие канальные модули 4. Таким образом, обеспечивается магистральная синхронизация канальных модулей 4 в составе АСК. В режиме формирования тестовых воздействий и анализа отклика диагностируемых цифрового устройства, в общем случае, возможны два варианта поведения работы АСК: полностью автоматический, определяемый содержимым конфигурации ПЛИС 6 по предварительно сформированному пользователем алгоритму внутри ПЛИС или автоматизированная процедура, обеспечивающая формирование, прием и обработку цифровых сигналов при интерактивном взаимодействии с пользователем под управлением программного обеспечения.
Встроенная в АСК ЭВМ 1 поддерживает два режима взаимодействия с канальными модулями 4: режим формирования тестовых воздействий и анализа отклика диагностируемого цифрового устройства и режим изменения конфигурации канального модуля. Изменение конфигурации канальных модулей 4 возможно только перед загрузкой нового диагностического теста.
Введение в состав заявляемой полезной модели LAN-интерфейса позволяет упростить систему команд, хранимых в памяти встроенной ЭВМ, и существенно снизить требования к типу используемой операционной системы за счет исключения необходимости разработки специализированных драйверов. Наличие в составе канального модуля канала переконфигурирования обеспечивает возможность адаптивного изменения внутренней архитектуры входящих в АСК канальных модулей с учетом требований, предъявляемых к конкретному диагностируемому цифровому устройству. Введение в составе АСК модуля внешней синхронизации позволяет существенно расширить номенклатуру диагностируемых микропроцессорных модулей, имеющих в своем составе один и более независимых источников синхронизации.
Все перечисленные нововведения позволяют решить задачу заявляемой полезной модели - повысить эффективность реализации внутренней архитектуры автоматизированной системы контроля.