某型飛控計(jì)算機(jī)CPU模塊排故思路概論

汪浩 喬兵克 李松

石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司 河北 石家莊 050000

1 故障分類(lèi)

飛控計(jì)算機(jī)應(yīng)用于飛機(jī)飛控子系統(tǒng)。飛控計(jì)算機(jī)CPU模塊是飛控計(jì)算機(jī)的核心部件，CPU一旦發(fā)生故障，將對(duì)整個(gè)飛控計(jì)算機(jī)產(chǎn)生重大甚至致命影響。本文對(duì)飛控計(jì)算機(jī)CPU模塊近年來(lái)的返修故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類(lèi)，并簡(jiǎn)單介紹其排故思路[1]。

2 排故思路

根據(jù)上述對(duì)飛控計(jì)算機(jī)CPU模塊故障模式的兩種分類(lèi)，其中接口故障的故障現(xiàn)象一般針對(duì)性較強(qiáng)，電路結(jié)構(gòu)清晰，排查起來(lái)也較為方便，而對(duì)于死機(jī)故障，故障原因較為多樣，排查起來(lái)較為復(fù)雜。本節(jié)對(duì)CPU模塊兩種類(lèi)型的故障分別進(jìn)行相應(yīng)排故思路的簡(jiǎn)單介紹。

2.1 死機(jī)故障排故思路

對(duì)于CPU模塊的死機(jī)故障根據(jù)其故障時(shí)微處理器486的運(yùn)行狀態(tài)可以細(xì)分為微處理器及其關(guān)鍵輸入信號(hào)故障和外圍電路故障兩種情況，下面分別對(duì)兩種情況的排故思路進(jìn)行介紹。

（1）微處理器及其關(guān)鍵輸入信號(hào)故障

針對(duì)死機(jī)故障，首先要檢查微處理器及其關(guān)鍵輸入信號(hào)，以保證處理器的正常運(yùn)行，一般包括CLK、RESET、READY#、HOLD、KEN#、NMI、INTR等關(guān)鍵輸入信號(hào)。

.CLK信號(hào)用于提供CPU及系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，如果出現(xiàn)問(wèn)題微處理器將無(wú)法正常工作。

.RESET信號(hào)提供系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，使處理器等部件完成內(nèi)部復(fù)位過(guò)程。該信號(hào)損壞，CPU將無(wú)法正常啟動(dòng)工作。

.READY#為準(zhǔn)備就緒輸入信號(hào)，用于結(jié)束處理器對(duì)存儲(chǔ)器或I/O的總線操作。該信號(hào)失效會(huì)導(dǎo)致總線周期無(wú)法正常結(jié)束，CPU被掛起。

.HOLD為總線請(qǐng)求輸入信號(hào)，若異常變高，會(huì)導(dǎo)致處理器讓出總線權(quán)，CPU被掛起。

.KEN#為CACHE使能輸入信號(hào)，如果異常會(huì)導(dǎo)致CACHE無(wú)法使能，微處理器性能下降，導(dǎo)致程序跑飛。

.NMI和INTR為中斷輸入信號(hào)，異常的NMI和INTR信號(hào)也會(huì)導(dǎo)致CPU模塊程序跑飛。

如果上述關(guān)鍵輸入信號(hào)均正常，復(fù)位后CPU將會(huì)發(fā)出ADS#信號(hào)，標(biāo)志著總線周期的開(kāi)始，并在地址FFFFFFF0H處讀取指令開(kāi)始執(zhí)行程序。如果關(guān)鍵輸入信號(hào)均正常，而微處理器仍未發(fā)出ADS#信號(hào)啟動(dòng)總線周期，則說(shuō)明微處理器芯片80486存在故障。

故障實(shí)例1：用戶報(bào)CPU模塊高溫工作1小時(shí)，計(jì)算機(jī)死機(jī)。常溫檢測(cè)模塊工作正常，高溫時(shí)飛線拉出CPU模塊關(guān)鍵控制信號(hào)CLK、RESET、ADS#、READY#等進(jìn)行觀測(cè)。檢查發(fā)現(xiàn)高溫故障復(fù)現(xiàn)時(shí)，RESET信號(hào)常高，導(dǎo)致CPU模塊無(wú)法啟動(dòng)。

針對(duì)RESET信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步檢查，將四個(gè)復(fù)位源分別飛線拉出高溫下進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)DIF復(fù)位、軟復(fù)位均正常，而上電復(fù)位POR#在上電后發(fā)出正常復(fù)位脈沖后經(jīng)過(guò)D觸發(fā)器異常變?yōu)槌８郀顟B(tài)，導(dǎo)致CPU模塊RESET信號(hào)常高。將D觸發(fā)器的輸入、輸出和控制信號(hào)分別進(jìn)行檢查，輸入及控制信號(hào)均正常，輸出故障。該故障定位為D41芯片54F379高溫下失效。RESET信號(hào)通過(guò)54F379（D41）與CLK2和CLK#高電平同步，以確保RESET信號(hào)的下降沿在486處理器的時(shí)鐘周期相位2期間發(fā)生。

2.2 微處理器外圍電路故障

針對(duì)模塊死機(jī)故障，如果檢查完上述微處理器關(guān)鍵輸入信號(hào)均正常，微處理器也正常工作發(fā)出ADS#信號(hào)啟動(dòng)總線周期運(yùn)行程序，則說(shuō)明是由于微處理器的外圍電路故障造成的CPU地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)異常而導(dǎo)致程序跑飛。一般包括ROM、RAM、總線控制邏輯及地址譯碼、總線就緒邏輯、中斷控制器、總線驅(qū)動(dòng)器及地址鎖存器等。

故障實(shí)例2：用戶報(bào)CPU模塊低溫工作報(bào)故，計(jì)算機(jī)死機(jī)。常溫檢測(cè)模塊工作正常，低溫下故障復(fù)現(xiàn)，無(wú)法進(jìn)入監(jiān)控。低溫時(shí)飛線拉出CPU模塊關(guān)鍵控制信號(hào)CLK、RESET、ADS#、READY#等進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)CPU模塊發(fā)出一串ADS#信號(hào)后，停止運(yùn)行，程序跑飛。

進(jìn)一步檢查微處理器的外圍電路，飛線拉出ROM、RAM片選、讀/寫(xiě)等信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)ADS#發(fā)出后始終沒(méi)有ROM_CS產(chǎn)生，由于微處理器復(fù)位結(jié)束后第一個(gè)總線周期在FFFFFFF0H地址處取指令，應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生ROM_CS信號(hào)訪問(wèn)ROM地址空間，但該模塊始終無(wú)ROM_CS產(chǎn)生，導(dǎo)致CPU模塊讀到錯(cuò)誤指令，致使程序跑飛。

2.3 接口故障排故思路

對(duì)于接口故障，在用戶處一般表現(xiàn)為功能缺失，但不會(huì)死機(jī)。用戶所報(bào)故障信息一般針對(duì)性都比較強(qiáng)，返所后經(jīng)測(cè)試設(shè)備做針對(duì)性的檢測(cè)一般可以定位到相應(yīng)的功能電路區(qū)。比如同步接口故障、DIF接口故障燈。此類(lèi)故障模式，可以通過(guò)相應(yīng)的測(cè)試程序?qū)收想娐肥┘蛹?lì)，進(jìn)而定位到故障元器件。

故障實(shí)例3：用戶報(bào)CPU模塊可以構(gòu)型DIF接口通訊正常，但PBIT無(wú)法通訊。返所后針對(duì)用戶所報(bào)故障現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)試。測(cè)得DIF接口通訊正常，PBIT通信接口輸出異常與用戶所報(bào)一致。

芯片1腳對(duì)應(yīng)2、3腳為PBIT輸出接口，連接串行通信控制器的TxDa串行數(shù)據(jù)輸出端。芯片7腳對(duì)應(yīng)6、5腳為DIF輸出接口，連接串行通信控制器的TxDa串行數(shù)據(jù)輸出端。經(jīng)測(cè)試DIF接口通訊正常，判斷CPU模塊程序運(yùn)行正常，但是PBIT無(wú)法通訊。依用戶所報(bào)，針對(duì)PBIT接口進(jìn)行通訊測(cè)試，測(cè)量得到D55芯片的輸入信號(hào)1腳數(shù)據(jù)波形正常，芯片使能信號(hào)正常，但是輸出管腳2、3中的3腳處于常低狀態(tài)。經(jīng)過(guò)吸空隔離后，判定D55芯片PBIT第一路差分輸出功能失效，該芯片損壞[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單介紹了飛控計(jì)算機(jī)CPU模塊近年來(lái)常見(jiàn)的返修故障情況及簡(jiǎn)要分類(lèi)，并對(duì)相應(yīng)故障類(lèi)型的排故思路做了簡(jiǎn)單介紹。通過(guò)對(duì)幾年來(lái)工作實(shí)踐總結(jié)，對(duì)飛控計(jì)算機(jī)CPU模塊的基本結(jié)構(gòu)有了深刻的理解，通過(guò)測(cè)試設(shè)備和自己的排故方法能夠解決98%以上問(wèn)題，并對(duì)各種處理器模塊的維修工作具有普遍的借鑒意義。