DiglabA Namn Datum Handledarens sign. Laboration Felsökning på LAB - ett mikroprocessorkort Varför denna laboration? Avancerade kretskort med mikroprocessor har ofta externa minneskretsar. De datasignaler som finns på adress- data- och kontrollbuss mellan mikroprocessorn och externa kretsar kan registreras med bland annat ett oscilloskop. Både för konstruktören av inbyggda system och för felsökaren är det viktigt att lära känna de digitala signaler som finns på och utanför mikroprocessorn på ett sådant kretskort. Inledning I den här laborationen kommer du att lära dig hur ett kretskort med en mikroprocessor kan vara uppbyggt, vilka funktioner och signaler som finns på kortet samt grunderna i hur man felsöker på ett sådant kretskort. Du kommer att arbeta med en laborationsmodul LAB på vilket det sitter en komplett kärna till ett mikrodatorbaserat kretskort. Laborationen innehåller fem moment: Repetitionsfrågor om mikrodatorns funktion, repetitionsfrågor om felsökning, analys av schema, mätningar på felfritt kretskort samt felsökning. Digital multimeter Oscilloskop * Spän ningsag gre gat som ger V DC * Laborationsmodul LAB Utrustning mm Datablad:, (RAM), (PROM), HCT, HCT, HCT samt HCT (handledaren håller dessa datablad tillgängliga) Får kopieras med angivande nde av källan: Belganet Dataelektronik aelektronik - www.bde.se Sidan
Felsökning på LAB - ett mikroprocessorkort. Repetitionsfrågor om mikrodatorns funktion Fråga Vad är det för skillnad på kristallfrekvensen och -klockan i en XX CPU? Hur många adresser kan nås med en -bitars adressbuss? Var i minnet ligger den första instruktionen i ett program skrivet för en XX processor. Nämn tre typer av avbrott i en XX CPU? Svar (svara kortfattat) Fråga Svar Nämn två saker som alltid bör kontrollmätas innan man börjar själva felsökningen. Vad bör man kontrollera om systemet inte snurrar (minst olika saker)? Vilka är de tre viktigaste felen man kan hitta med hjälp av en multimeter? Vad bör man kolla vid intermittenta fel? Nämn exempel på kretsar som drar mycket ström och därför normalt blir varma. Vilken slutsats är tänkbar om resetingången pulsar? Varför ser datat tidvis obestämt ut på adressbussen?. Repetitionsfrågor om felsökning Sidan
Laboration. Analys av schema Innan man börjar mäta (eller ens kopplar in ) ett felaktigt kretskort är det lämpligt att skaffa sig en klar bild av hur kortet är tänkt att fungera. ftersom detta är en laboration och övning, gör vi en ordentlig analys av KR som är den här laborationens övningsobjekt och utmaning. Börja med att studera funktionsbeskrivningen och schemat (bilaga). Svar på frågorna finns i schemat. Funktionsbeskrivning KR är ett mikroprocessorkort som används som pluggin-modul i en rad produkter. Anslutning till yttre enheter sker via två stiftlister. P innehåller data- och adressbuss samt chipselect signaler. P innehåller allmänna kontrollsignaler, spänningsmatning samt I/O-portar P- samt P-. Kretskortet kan bestyckas med två minneskretsar av typen SRAM, PROM eller PROM. Processorn arbetar i multiplexad mode med internt ram tillgängligt (mode ). fter reset ligger processorn i ett testprogram som aktiverat portarna P-P i tur och ordning genom att skicka talet,,, samt (inverterat ut). Till P-P är kopplat lysdioder via strömbegränsande motstånd. av utrustningen som alltså finns Uppgift Vilken viktig funktion har resistansen SIL (xk)? Vilken funktion har C? Resultat av analys Vilken funktion har IC? Vilken funktion har IC? Vilken skillnad finns mellan CS för PROM och SRAM? Vilken funktion har AS? I vilket adressområde är IC (SRAM) inkopplat? I vilket adressområde är IC (PROM) inkopplat? Vilken funktion har SIL? Vilken funktion har kondensatorerna C, C, C mfl? Hur mycket RAM finns i systemet? Hur mycket PROMminne finns i systemet? Vilken tidskonstant gäller för resetingången vid uppstart? På vilka ben spänningsmatas processorn? På vilka ben spänningsmatas minneskretsarna? Sidan
Felsökning på LAB - ett mikroprocessorkort. Analys av inkopplat, fungerande kretskort Nu börjar du bli ganska väl förberedd! Återstår bara en sak - att genom mätningar analysera ett felfritt I det verkliga livet har man inte alltid denna möjlighet. Om sortimentet är stort har man sällan tid att analysera enskildheter på varje typ av kort. Man får nöja sig med allmän kunskap och en analys av schemat som vi gjort ovan. Om man däremot arbetar med många fel på samma kretskort finns det två ytterligare förberedelser som underlättar felsökning på sikt. För det första kan man mäta på ett fungerande kretskort i syfte att lära sig hur signaler och data bör se ut. Detta skall du göra i det här avsnittet. För det andra kan man vid felsökning bokföra, göra en lista på, alla fel efterhand som de upptäcks. Detta är ett sätt att dokumentera sina erfarenheter. Detta provar du i praktiken i nästa kapitel när du felsöker och protokollför de fel du hittar. Instrument för felsökning För generell felsökning behöver du ett oscilloskop och en digital multimeter. Oscilloskopet måste klara att visa och trigga på de signaler som finns på kortet. I det här fallet är det fråga om sällsynt låg klockfrekvens. Det räcker faktiskt med ett tvåkanals MHz oscilloskop. I normala fall är ett MHz oscilloskop (minst!) ett måste. Multimetern är ovärderlig när det gäller att konstatera låsta nivåer, kortslutningar och avbrott. Multimetern bör ha en hög inre resistans (minst Mohm). n strömprobe (current tracer) kan vara ovärderlig för att hitta kortslutningar på stora kretskort och i system. I det här fallet klarar vi oss utan den. Det samma gäller en logikanalysator som kan vara mycket användbar för analys av svåra intermittenta fel, transienter, överhörning mm. Detta är dock fel som ligger närmare konstruktören av kortet eller utvecklingsavdelningen och finns inte på vårt felsökningsobjekt. Så här fungerar utrustningen Felsökningsutrustningen LAB består av ett kretskort KR monterat på en svart box. Till kortets utgångar P-P är lysdioder kopplade via en buffertkrets som sitter inne i den svarta lådan. Som redan sagts kommer lysdioderna att tändas och släckas när kretskortet fungerar riktigt. Felsökaren kan förutsätta att lysdioderna, buffertkretsen och anslutningarna fram till kretskortet är felfria. Utrustningen skall anslutas till,v ±,V via två hylskontakter (röd till +) vilket ger ca V på kretskortet. Utrustningen är internt säkrad mot felpolarisering med en diod. Det finns däremot ingen säkring i boxen vilket innebär att spänningsaggregatet bör strömbegränsa vid kraftigt strömutttag. För att använda modulen krävs inget utöver spänningsmatning. n tryckkontakt är kopplad till CPU:ns resetingång. På modulen finns två omkopplare som har vardera fyra lägen, A- samt B-. Varje läge motsvarar ett Med båda omkopplarna opp i läge (A och B) kan man således s mäta på ett t fungerande e kretskort. t. Felsökning, inspektion och alla mätningar görs på kretskortets komponentsida. Kretskortets lödsida är inte tillgänglig för vare sig inspektion eller mätning. Koppla in felsökningsmodulen en med omkopplarna opp pl i läge A och B samt gör de mätningar som krävs för OBS: Alla mätningar görs med referens till V på kortet. t. Sidan
Laboration Uppgift Resultat Ytterligare uppgift eller kommentar Rita hur klocksignalen på XTAL ser ut Ange amplitud och frekvens: Rita hur klocksignalen på XTAL ser ut Kontrollmät och rita utseendet på Kontrollmät R/W Kontrollmät och rita AS Kontrollmät och rita N Kontrollmät och rita CI (IC) Visa utseendet på RS (IC) - vid inkoppling av spänning Nivå NMI (när programmet snurrar) Nivå IRQ (när programmet snurrar) Rita typiskt utseende på en datasignal (till exempel D) Rita typiskt utseende på en låg adressignal (till exempel A) Rita typiskt utseende på en hög adressignal (till exempel A) Ange på vilka av utportarna P- samt P- som det finns aktivitet Notera om det är någon krets som blir märkbart varm Ange amplitud och frekvens: Ange amplitud och frekvens: Ange nivån: OBS: Det är en kort puls! Ange pulslängd: Ange nivå eller i förekommande fall nivåerna: Ange nivå eller i förekommande fall nivåerna: Beräkna ungefärlig stigtid: Slutsats (aktiv/icke aktiv): Slutsats (aktiv/icke aktiv): Ange nivå för hög (H) och ungefärlig pulstid: Ange nivå för hög (H) och ungefärlig pulstid: Ange nivå för hög (H) och ungefärlig pulstid: Vilka nivåer gäller? Ange om någon avviker markant: Sidan
Felsökning på LAB - ett mikroprocessorkort. Protokoll från felsökning Nu är du så förberedd som du kan vara och det är bara att sätta igång och hitta de fel som uppstår med omkopplarna i lägena A- och B-. Sätt bara ett felläge åt gången inga kombinationer! (Arbeta själv- Redovisa resultatet för din handledare innan du avslutar laborationen. Felfall A. Symtom Felorsak A. A. B. B. B. Ledningsbanor på lödsidan Komponentplaceringsritning X P C C D D C C P SIL C AR RK DLS P IC P IC C R IC IC C R IC C C IC IC C C B SIL P Sidan
Sidan Laboration VDD VCC AS A D HCT A P P/RXD P R/W HCT CS CS P k CS A AS D A P P IRQ A A D P NMI RAM CS CS D D P/TXD PROM A P P RST HC R/W A A A D k D P A P P CS CS A A D RAM N D VCC VCC D +V +V D D D D D +V D D +V D +V D VCC N D D D D +V VCC D KR A B Friday, January, Title Size Document Number Rev Date: Sheet of D C R S ICB HCT P STIFT ICD HCT C p SIL Xk R k CPT * XTAL XTAL NMI IRQ RS P P P P P P P P P P P A A A A A A A A AD AD AD AD AD AD AD AD R/W AS VCCstb RXD TXD IC N C G > A PROM k x A.D IC C n ICC HCT C n D N D N + C u/ SIL Xk ICA HCT C p C u C n D C R S ICA HCT P TSTPIN C n D N C IC HCT C n X,Mc + C u/ P STIFT B SLIST P TSTPIN R k P TSTPIN G ) BC( / IC HCT N C G > A PROM k x A.D IC ICB HCT C n
Felsökning på LAB - ett mikroprocessorkort Avslutande uppgifter. Vilka av följande påståenden är riktiga: n multiplexad databuss används för att spara utrymme på kretskortet. n adressavkodare avkodar de minst signifikanta adressbitarna. tt PROM kan inte programmeras om på kretskortet. I ett -system har -klockan normalt ggr högre frekvens än kristalloscillatorn på kretskortet. Restingången är aktivt hög i ett -system. Chip-select ingångarna är normalt aktivt låga. Adressavkodarens utgångar är normalt aktivt höga. Avbrottsingångar är normalt aktivt höga. Resetingångar är alltid aktivt höga. Minneskretsar är kopplade till samma databuss. Pull-up motstånd används på avbrottsingångar för att säkerställa hög insignal vid reset. är en mikoprocessor av typ RISC. Mina synpunkter Jag tycker den här laborationen var: Tråkig Jobbig Rolig Svår Lagom Lätt Lärorik och/eller: Sidan