光纖網(wǎng)絡(luò)模塊故障分析

王鵬 郝田義

摘? 要：綜合任務(wù)處理機(jī)作為某新型飛機(jī)航空電子系統(tǒng)的核心和總線控制器，采用1553B總線和光纖網(wǎng)絡(luò)混合構(gòu)型完成數(shù)據(jù)輸入輸出，其中光纖網(wǎng)絡(luò)模塊作為綜合任務(wù)處理機(jī)內(nèi)部重要的模塊，負(fù)責(zé)任務(wù)機(jī)內(nèi)部各模塊之間以及任務(wù)機(jī)與外部子系統(tǒng)之間光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換，收集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行信息，提供光纖網(wǎng)路數(shù)據(jù)流分析接口。該文針對某型機(jī)任務(wù)機(jī)報光纖網(wǎng)絡(luò)模塊故障現(xiàn)象進(jìn)行一定的分析，查找故障原因，并對由內(nèi)部芯片脫焊引起的故障進(jìn)行了排除，提出了一定的建議，為類似故障的排除提供參考。

關(guān)鍵詞：光纖網(wǎng)絡(luò)模塊;芯片;故障分析

中圖分類號：TM929? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

光纖網(wǎng)絡(luò)模塊作為機(jī)載設(shè)備綜合任務(wù)處理機(jī)內(nèi)部重要的模塊之一，主要負(fù)責(zé)任務(wù)機(jī)內(nèi)部各個模塊之間以及任務(wù)機(jī)與外部子系統(tǒng)之間光纖數(shù)據(jù)的交換，收集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行信息，提供光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流分析接口。

該文針對某型機(jī)光纖網(wǎng)絡(luò)模塊故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，確定了故障原因，對設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的改進(jìn)建議，提高模塊的可靠性。

1 故障現(xiàn)象

某型機(jī)在進(jìn)行飛行前機(jī)務(wù)準(zhǔn)備時，檢查發(fā)現(xiàn)任務(wù)機(jī)報“光纖網(wǎng)絡(luò)模塊故障”。通過地面連接串口后通電檢查，發(fā)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)模塊的串口無輸出。

2 故障原因分析

故障現(xiàn)象為任務(wù)機(jī)報“光纖網(wǎng)絡(luò)模塊故障”，串口無輸出，針對故障現(xiàn)象進(jìn)行以下分析。

2.1 模塊供電故障

模塊供電故障可造成模塊內(nèi)部的處理器、內(nèi)存等無法工作，從而使程序無法運(yùn)行，導(dǎo)致串口無輸出。供電故障可分為2種情況：28 V 供電故障和二次電源故障。

2.1.1 28 V供電故障

28 V 供電故障可分為2種情況：保險絲熔斷和電源模塊故障。

2.1.1.1 保險絲熔斷

保險絲熔斷可造成28 V 供電故障，保險絲熔斷表現(xiàn)為保險絲前端的電壓為28 V，而后端電壓為0 V。

模塊加電后，用萬用表測量，保險絲前端、后端的電壓實(shí)際檢測均為28 V，因此可排除保險絲熔斷故障。

2.1.1.2 電源模塊故障

電源模塊故障可造成28 V 供電故障，電源模塊故障表現(xiàn)為28 V 與28VGND 的阻值小于1 kΩ，造成外部供電過載，導(dǎo)致28 V 供電異常。

用萬用表測量電源模塊中28 V 與28VGND 的電阻值，測試值為1 MΩ，測試結(jié)果表明電源模塊可以正常工作，因此可排除電源模塊故障。

2.1.2 二次電源故障

二次電源故障的表現(xiàn)為模塊中由28 V 直接或間接輸出的電源中的某一種或幾種實(shí)際輸出值超過設(shè)計(jì)值±5% 的范圍。

模塊加電后，用萬用表測量模塊中的二次電源，包括1.0 V、1.2 V、1.8 V、2 V、2.5 V、3.3 V和5 V。發(fā)現(xiàn)二次電源的實(shí)際檢測值均在設(shè)計(jì)值±5% 的范圍內(nèi)，因此可排除二次電源故障。

2.2 復(fù)位電路故障

模塊處于復(fù)位狀態(tài)，可導(dǎo)致處理器不工作，程序不運(yùn)行，串口無輸出，模塊復(fù)位故障可分為2種情況：復(fù)位信號故障和復(fù)位芯片故障。

2.2.1 復(fù)位信號故障

復(fù)位信號故障表現(xiàn)為復(fù)位電路中的某一路復(fù)位信號或者某幾路復(fù)位信號的電平小于2 V。

復(fù)位信號故障又分為外部復(fù)位信號故障和內(nèi)部復(fù)位信號故障。

2.2.1.1 外部復(fù)位信號故障

外部復(fù)位信號包括從母板來的系統(tǒng)復(fù)位信號和模塊復(fù)位信號，故障表現(xiàn)為信號的電平小于2 V。模塊上電后用示波器測量系統(tǒng)復(fù)位信號和模塊復(fù)位信號，二者都為3.3 V 電平，沒有毛刺，且大于2 V 電平，因此可排除外部復(fù)位信號故障。

2.2.1.2 內(nèi)部復(fù)位信號故障

內(nèi)部復(fù)位信號包括來自FPGA 的加載完成信號和JTAG 接口的復(fù)位，故障表現(xiàn)為內(nèi)部復(fù)位信號的電平小于2 V。

模塊上電后，用示波器測量來自FPGA 的加載完成信號和JTAG 接口的復(fù)位，都為3.3 V電平，沒有毛刺，且大于2 V 電平，因此可排除內(nèi)部復(fù)位信號故障。

2.2.2 復(fù)位芯片故障

復(fù)位芯片故障是指在正常供電電壓且復(fù)位輸入為高電平的情況下，復(fù)位輸出信號變?yōu)榈碗娖健ＤK加電后，用萬用表測量輸出復(fù)位信號為高電平，復(fù)位芯片無故障。

因此可排除模塊復(fù)位電路故障。

2.3 串口芯片故障

程序運(yùn)行正常但串口無輸出的情況，即為串口驅(qū)動器故障。串口驅(qū)動器故障的現(xiàn)象為串口驅(qū)動器前端有信號輸出而后端無信號輸出或者驅(qū)動器前端有信號輸出而后端輸出的電平不正確。

用示波器測量串口驅(qū)動器，發(fā)現(xiàn)前端、后端均有輸出且輸出電平正確，因此可排除串口芯片故障。

2.4 程序執(zhí)行故障

處理器上電后，首先到FLASH 中取指令，進(jìn)行初始化，然后把FLASH 中的數(shù)據(jù)搬到內(nèi)存中運(yùn)行。

程序執(zhí)行故障可導(dǎo)致串口無輸出。

2.4.1 FLASH故障

處理器上電后到FLASH 中取指令，如果FLASH 故障，則處理器指令獲取錯誤，無法進(jìn)行初始化和數(shù)據(jù)傳送，表現(xiàn)為模塊啟動異常，串口無輸出。

FLASH 故障可分為2類：FLASH 中數(shù)據(jù)丟失和FLASH 數(shù)據(jù)讀取錯誤。

FLASH 數(shù)據(jù)發(fā)送丟失時，F(xiàn)LASH 存儲中的數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤，導(dǎo)致處理器獲取的數(shù)據(jù)錯誤，無法正常運(yùn)行程序，因此串口不會有輸出。

FLASH 數(shù)據(jù)讀取錯誤的情況為FLASH 中存儲的數(shù)據(jù)正確，但處理器從FLASH 中的獲取數(shù)據(jù)是錯誤數(shù)據(jù)，程序不能被正確運(yùn)行，串口不會有輸出。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，模塊上電后FLASH 中數(shù)據(jù)沒有丟失，且FLASH 接口獲取數(shù)據(jù)正確，因此可排除FLASH 故障。

2.4.2 處理器故障

處理器出現(xiàn)故障，程序無法運(yùn)行，可導(dǎo)致串口無輸出。處理器故障可分為2 種情況：處理器周邊配置故障和處理器芯片故障。

通過使用示波器測量、萬用表測量、仿真器讀取等方式對處理器進(jìn)行檢查，處理器周邊配置（處理器的時鐘、復(fù)位、供電以及模式配置）均正確，處理器的所有接口配置正確，所有接口工作正常，因此可排除處理器故障。

2.4.3 SDRAM故障

模塊啟動后，F(xiàn)LASH 中的數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)移到SDRAM 中運(yùn)行，如果SDRAM 故障，程序無法正常運(yùn)行，即表現(xiàn)為串口無輸出。

SDRAM 故障表現(xiàn)為SDRAM 無法讀取或者讀取錯誤或者SDRAM 無法寫入或者SDRAM 寫入錯誤。通過使用仿真器連接處理器對SDRAM 進(jìn)行檢測，檢測異常，因此串口無輸出的的故障是由SDRAM 故障引起的。

SDRAM 故障可分為2類：SDRAM外圍配置故障和SDRAM 芯片故障。

2.4.3.1 SDRAM 外圍配置故障

通過使用示波器、萬用表測量等方式對SDRAM進(jìn)行檢查，SDRAM周邊配置（SDRAM 的時鐘、供電以及讀寫片選控制）均正確。因此可排除SDRAM外圍配置故障。

2.4.3.2 SDRAM 芯片故障

SDRAM 芯片故障包括SDRAM 芯片本身故障和焊接問題。

將模塊返回相關(guān)廠所后進(jìn)行三維焊點(diǎn)檢測檢查，發(fā)現(xiàn)部分焊點(diǎn)開裂。對SDRAM 芯片重新焊接后進(jìn)行檢測，故障排除。

因此，光纖網(wǎng)絡(luò)模塊故障原因定位為SDRAM芯片脫焊。

3 結(jié)語

光纖網(wǎng)絡(luò)模塊機(jī)上報故且串口無輸出的故障原因是由于模塊內(nèi)部SDRAM 芯片脫焊故障，程序無法正常運(yùn)行，從而導(dǎo)致串口不能正常輸出。SDRAM 作為模塊程序執(zhí)行時的內(nèi)部緩存，脫焊后將導(dǎo)致光纖網(wǎng)絡(luò)模塊無法正常啟動。

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