专利名称:微机故障诊断仪的制作方法
微机故障诊断仪是一种数据域测试仪器，用于诊断各种以微处理机为基础的系统的故障，并测试中央处理器CPU、并行输入／输出接口PIO、计数器／定时器CTC芯片的功能。
目前，美国HP公司及国外其它一些公司生产了特征分析仪，美国HP公司还生产了HP5001系列的微处理器运行器(Microprocessor Exerciser)，用以产生特征激励。其特征分析与特征激励是分开的，使用不便，且无测试大规模集成电路(LSI)芯片功能的能力。
本发明的目的是把特征激励、特征分析和功能测试三者有机地组合在一起，既可作为一般的特征分析仪使用，诊断各种带特征激励的系统；也可诊断各种未带特征激励的系统；还可测试常用LSI芯片的功能，并具有微系统分析的能力。
微机故障诊断仪整机框图示于图1。CPU(4)是机器的控制中心，CPU本身又可作为被测对象。(2)是特征分析部分，(1)是特征激励部分。若被测系统(5)本身无特征激励，则由本仪器提供特征激励(1)。这时开关K1、K2、K3、K4分别置于8、10、12、14端。被测系统(5)经激励，其被测节点的数据(DATA)经K4送给特征分析电路(2)进行分析，测量窗口的开启(START)，关闭(STOP)和时钟(CLK)信号均由本仪器的特征激励电路(1)提供，若被测系统(6)本身带激励，则开关K1、K2、K3、K4分别置于7、9、11、13端，开启(START)、关闭(STOP)和时钟(CLK)信号均由被测系统(6)提供，(3)为LSI功能测试部件。
图2为总线处理电路，当CPU执行程序使图中控制信号C4置“0”以后，数据选择器(17)的1Y与1A接通，2Y与2A接通。CPU执行一条存贮器读(LD)指令，发出存贮器请求(MREQ)信号，经数据选择器(17)送至与非门(22)，同时发出读(RD)信号，取指周期(
M1)信号和时钟(φ)信号至与非门(22)。(22)输出负脉冲，经反相器(15)变为正脉冲，送至锁存器(16)的选通(STB)端，把被测系统中所寻址的存贮单元内容经数据总线(23)读入锁存器(16)。接着CPU执行一条输入(IN)指令，发出输入／输出请求(IORQ)信号，经数据选择器(17)到与非门(21)，输入／输出选通信号(19)经与非门(20)到(21)，RD信号直接到(21)、门(21)输出负脉冲信号到锁存器(16)的器件选择(
DS1)端，把(16)内的数据经数据总线(24)输入到CPU。这样，CPU就完成对被测系统的一次读操作。反之，若先置C4为“①”，CPU先执行一条输入指令，再执行一条读指令，则完成对被测系统某外部设备的一次输入操作。这样，CPU实现了对本系统与被测系统存贮空间的双重寻址，避免总线冲突。
图3为自由运行电路，由JK触发器(25)、(26)、D触发器(27)和三态门(28)、(29)等组成。在仪器加电或复位操作后，控制信号C7置“0”，触发器(25)、(26)的
Q＝1，使三态门(29)(共8个)禁止，而三态门(28)的输入组(共8个)使能，数据总线(24)与(30)接通，CPU正常工作。当CPU把C7置“1”后，触发器(25)的CP端发生负跳变而翻转，其
M1＝0，使门(29)使能，门(28)禁止，数据总线(30)与(24)断开，而与地接通，CPU不断执行空操作(NOP)指令，程序计数器内容不断增1，这即所谓自由运行。在地址线A15第一次发生负跳变后，φ、
Q信号使触发器(27)的Q端发生负跳变，而触发器(26)的Q端(35)发生正跳变，作为特征分析窗口的开始。当A15第二次发生负跳变时，触发器(26)的Q端发生负跳变，作为特征分析窗口的结束。同时JK触发器(25)的
Q端发生正跳变，使三态门(29)禁止，三态门(28)使能，CPU恢复正常工作，自由运行结束。
图4是限定输入电路，由触发器(36)、(37)、(38)等组成，使用该电路能测出被测系统中存贮器或I／O接口的地址范围，或对被分析的数据进行限定。限定输入端Qin接到被测器件的芯片选择(
CS)端。CPU执行INA、(C)输入指令把
CS的状态锁存于触发器(36)中。因为该指令由三个机器周期组成，因而采用三级触发器，最后通过数据线DO读取D触发器(36)的状态，便知被测器件选择端的状态。CPU一方面扫描地址空间，一方面检查触发器(36)的状态，便可确定被测器件的地址范围，或对数据进行限定。
按上述技术途径能使本发明具有成本低，使用方便，功能强等特点。由于特征分析和特征激励组合在一起，接受微处理器的统一管理，因而能容易地实现组合特征，限定输入等功能。仪器能提供激励，并自动取回数据进行特征分析，用户可很少甚至无需用测试棒接触被测节点，操作简便，除进行特征分析外，还能单独测试Z80－CPU、Z80－PIO、Z80－CTC芯片的功能，对被测系统中的存贮器，接口等器件进行在线功能测试，还能分析被测系统的地址映象，因而功能强。
本发明的最佳实施方案如图1所示。采用Z80型微处理器。特征分析电路主要由三片74LS174芯片组成的伪随机二进制序列发生器组成、特征激励电路由前述的总线处理电路、自由运行电路及其它控制电路组成。总线处理电路采用8212型锁存器(16)和74LS157型数据选择器(17)。自由运行电路采用74LS76型JK触发器(25)、(26)和74LS74型D触发器(27)。仪器有一个16个按键的键盘，和四个七段发光二极管显示特征数。仪器还提供两个空插座，以插入被测的PIO、CTC芯片。
权利要求
1.一种微机故障诊断仪由特征激励[1]，特征分析[2]部件和大规模集成电路功能测试[3]等组成，其特征在于a、由锁存器[16]，数据选择器[17]等器件组成的总线处理电路；b、由JK触发器[25]、[26]和D触发器[27]等器件组成的自由运行电路；c、由D触发器[36]、[37]、[38]等器件组成的限定输入电路。
2.根据权利要求
1所述的微机故障诊断仪，其特征在于微处理器输入／输出请求信号IORQ和存贮器请求信号MREQ连至数据选择器〔17〕的1A、1B、2A、2B端。数据选择器的1Y、2Y端分别连至与非门〔21〕、〔22〕。存贮器选通信号〔18〕和输入／输出选通信号〔19〕连至与非门〔20〕。与非门〔20〕输出连至与非门〔21〕。〔21〕的输出连至锁存器〔16〕的
DS1端。与非门〔22〕的输出经反相器〔15〕连至锁存器〔16〕的STB端。〔23〕是锁存器〔16〕的数据输入线，连至被测系统的数据总线。〔24〕是锁存器〔16〕的数据输出线，连接本系统的数据总线。
3.根据权利要求
1所述的微机故障诊断仪，其特征在于数据总线〔30〕和〔24〕之间接入了三态门〔28〕，数据总线〔30〕与地之间接入了三态门〔29〕。三态门〔29〕的三态控制端接受触发器〔25〕
Q端信号的控制。〔25〕的
Q端和微处理器RD信号经与非门〔31〕相与后连至〔28〕的三态控制端。控制信号C7与触发器〔26〕的
Q信号经与非门〔32〕相与后连至触发器〔25〕的CP端。触发器〔26〕的Q端输出作为特征分析窗口的START／STOP〔35〕信号。地址线A15连至触发器〔27〕的D端，时钟信号φ和
M1信号经或门〔33〕连至触发器〔27〕的CP端，控制信号C7和〔27〕的Q端信号经与门〔34〕相与后连至触发器〔26〕的CP端。
4.根据权利要求
1所述的微机故障诊断仪，其特征在于限定输入端Qin连至触发器〔38〕的D端。
RD、
WR信号连至与非门〔40〕。门〔40〕的输出、
m1和φ信号送至与非门〔39〕。门〔39〕输出连至〔36〕、〔37〕、〔38〕的CP端。
5.按权利要求
1所述的微机故障诊断仪，其特征在于把特征激励、特征分析和大规模集成电路的功能测试三者有机地组合在一起。
专利摘要
微机故障诊断仪，是一种数据域测试仪器。其特点是把特征激励，特征分析和大规模集成芯片功能测试三者组合在一起，通过功能完善的总线处理电路、自由运行电路和限定输入电路等能用来诊断各种带微机系统故障及测试常用的大规模集成芯片(Z80-CPU、PIO、CTC)的功能。
文档编号G06F11/22GK85200150SQ85200150
公开日1986年4月9日 申请日期1985年4月1日
发明者杨吉祥 申请人:南京工学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan