Московский государственный университет путей сообщения
Опубликован: 06.09.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 978 / 56 | Оценка: 5.00 / 5.00 | Длительность: 35:22:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 27:

Представление диагностической информации

< Лекция 26 || Лекция 27: 12 || Лекция 28 >
Аннотация: Аннотация: В лекции описана математическая модель представления диагностической информации в форме таблицы функций неисправностей и способ построения таких таблиц для цифровых устройств. Описана одна из разновидностей такой таблицы, называемая Т-таблицей функций неисправностей.

Процесс диагностирования ЦУ требует использования так называемой диагностической информации (ДИ). Для реальных современных ЦУ эта информация имеет очень большой обьем, что порождает значительные трудности при обнаружении и локализации неисправностей.

Решению проблемы уменьшения объема (сокращения) ДИ посвящено много работ российских и зарубежных ученых, в которых были предложены различные подходы и методы. Следует отметить, что "проклятие размерности", как это происходит и в других предметных областях, не удается "ликвидировать" неким универсальным способом. По этой причине были сделаны попытки создания приемлемых по эффективности методов сокращения (компрессии) ДИ с использованием различных средств, включая, например, специальные методы проектирования ЦУ, особую организацию самой ДИ, специализированную аппаратуру и т.п. Вместе с тем каждый из перечисленных подходов имеет свои достоинства и недостатки и ограниченную сферу применения. Несмотря на большое число работ в указанном направлении, в целом прблема сокращения ДИ остается открытой до сегодняшнего дня.

Под термином "диагностическая информация" понимают совокупность данных, наличие которых необходимо для проведения процесса диагностирования. Содержание диагностической информации зависит от применяемой технологии диагностирования. Однако в любом случае ДИ должна содержать в себе данные о каждом тестовом воздействии, информацию о составе контрольных точек ЦУ, с которых "снимаются" его реакции на тестовые воздействи, ожидаемые результаты тестовых воздействий, а также данные о последовательности подачи тестовых воздействий в процессе диагностирования.

Ожидаемые результаты тестовых воздействий могут быть оформлены заданием явной математической модели объекта диагностирования.

Такую модель часто представляют в табличной форме с помощью так называемой таблицы функций неисправностей (ТФН). Эта таблица является прямоугольной. Каждой ее строке ставится в соответствие техническое состояние объекта диагностирования из множества S, а столбцам - тестовые наборы t_j из множества T, с использованием которого диагностируется ЦУ. В клетке таблицы, находящейся на пересечении i-ой строки и j-го столбца, помещается результат (реакция) R_{ij} объекта диагностирования, находящегося в техническом состоянии s_i

Если множество тестов T обладает свойством обнаружения любой неисправности из множества F всех рассматриваемых допустимых неисправностей, т. е. для любой неисправности f_i\in F найдется хотя бы один тестовый набор t_j такой , что R_{0j}\ne R_{ij}, то все строки ТФН отличны от первой строки (здесь R_{0j} - реакция исправного ЦУ на тест t_j). Если же множество T обладает также свойством различения всех неисправностей из множества F, т. е. для каждой пары неисправностей f_i,f_k\in F, найдется хотя бы один тестовый набор t_j такой, что R_{ij}\ne R_{kj}, то все строки таблицы, представляющие неисправные состояния, попарно различны.

В качестве примера проиллюстрируем построение таблицы функций неисправностей устройства, изображенного на рис. 27.1(комбинационная схема С17 из каталога ISCAS-85).

Комбинационная схема С17

Рис. 27.1. Комбинационная схема С17

Пусть множество неисправностей ограничено восемью неисправностями, представленными в табл. 27.1.

Таблица 27.1.
 f_1 Константа единица на входе 3
 f_2 Константа единица на первом входе блока 7
 f_3 Константа ноль на выходе блока 7
 f_4 Константа единица на выходе блока 8
 f_5 Константа единица на втором входе блока 10
 f_6 Константа ноль на выходе блока 10
 f_7 Константа ноль на выходе блока 11
 f_8 Константа единица на входе 2

Через s_i обозначим техническое состояние устройства, содержащее неисправность f_i (i = 1,2, \ldots,8).

Каждый тестовый набор t_j будем далее именовать также элементарной проверкой и обозначать через \pi_j.

В табл. 27.2 представлены все возможные тестовые воздействия, используемые для проверки устройства С17. Каждая элементарная провека \pi_j представлена пятизначным двоичным кодом , в котором значения разрядов, перенумерованных слева направо, равны значениям сигналов, подаваемых на входы 1- 5 устройства.

Таблица 27.2.

\pi_{0}
00000 
\pi_{8}
00010 
\pi_{16}
00001 
\pi_{24}
00011

\pi_{1}
10000 
\pi_{9}
10010 
\pi_{17}
10001 
\pi_{25}
10011

\pi_{2}
01000 
\pi_{10}
01010 
\pi_{18}
01001 
\pi_{26}
01011

\pi_{3}
11000 
\pi_{11}
11010 
\pi_{19}
11001 
\pi_{27}
11011

\pi_{4}
00100 
\pi_{12}
00110 
\pi_{20}
00101 
\pi_{28}
00111

\pi_{5}
10100 
\pi_{13}
10110 
\pi_{21}
10101 
\pi_{29}
10111

\pi_{6}
01100 
\pi_{14}
01110 
\pi_{22}
01101 
\pi_{30}
01111

\pi_{7}
11100 
\pi_{15}
11110 
\pi_{23}
11101 
\pi_{31}
11111

Результат построения ТФН для устройства C17 представлен в табл. 27.3. Содержимое каждой клетки этой таблицы представляет собой двузначный двоичный код, первый разряд которого соответствует значению на выходе 12, а второй - значению на выходе 13.

Из анализа построенной ТФН можно сделать вывод, что множество T элементарных проверок обладает свойством обнаружения любой неисправности из множества F: проверка \pi_1 отличает s_0 от состояний s_1 и s_8, проверка \pi_2 - от состояний s_3, s_4, s_5, s_6 и s_7, а \pi_{10} отличает s_0 от s_2. Множество T обладает также свойством различения всех неисправностей из множества F. Действительно, проверка \pi_1 различает состояния s_1 и s_8 между собой и отличает их от остальных состояний. Таким же образом пр оверка \pi_{21} различает между собой и отличает от других технические состояния s_3, s_6, s_7, а оставшиеся состояния s_4 и s_5 различает между собой проверка \pi_2.

Таблица неисправностей, как универсальная математическая модель объекта диагностирования, очень наглядна и удобна при обсуждении и классификации принципов, а также основных процедур построения и реализации алгоритмов диагностирования, даже если эти принципы и процедуры первоначально формулируются на языках, отличных от языка таблиц функций неисправностей.

Однако непосредственное использование таблицы функций неисправностей как формы представления информации при построении и реализации алгоритмов диагностирования и физических моделей объектов диагностирования часто невозможно из-за большой размерности таблицы.

Вместо полных ТФН в процессах диагностирования практическое применение получили так называемые T-таблицы функций неисправностей.

Таблица 27.3.

\pi_{0} 
\pi_{1} 
\pi_{2} 
\pi_{3} 
\pi_{4} 
\pi_{5}

\pi_{6}

\pi_{7}

\pi_{8}

\pi_{9}

\pi_{10}

\pi_{11}

\pi_{12}

\pi_{13}

\pi_{14}

\pi_{15}
s_0 00 00 11 11 00 10 11 11 00 00 11 11 00 10 00 10
s_1 00 10 11 11 00 10 11 11 00 10 00 10 00 10 00 10
s_2
00 00 11 11 00 10 11 11 00 00 00 00 00 10 00 10
s_3
00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 10
s_4
00 00 00 00 00 10 00 10 00 00 00 00 00 10 00 10
s_5
00 00 01 01 00 10 01 11 00 00 01 01 00 10 00 10
s_6
00 00 01 01 00 00 01 01 00 00 01 01 00 00 00 00
s_7
00 00 10 10 00 10 10 10 00 00 10 10 00 10 00 10
s_8
11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 00 10 00

\pi_{16}

\pi_{17}

\pi_{18}

\pi_{19}

\pi_{20}

\pi_{21}

\pi_{22}

\pi_{23}

\pi_{24}

\pi_{25}

\pi_{26}

\pi_{27}

\pi_{28}

\pi_{29}

\pi_{30}

\pi_{31}
s_0 01 01 11 11 01 11 11 11 11 01 11 11 00 10 00 10
s_1 01 11 11 11 01 11 11 11 00 10 00 10 00 10 00 10
s_2
01 01 11 11 01 11 11 11 00 00 00 00 00 10 00 10
s_3
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 10
s_4
01 01 01 01 01 11 01 11 01 01 01 01 00 10 00 10
s_5
01 01 01 01 01 11 01 11 01 01 01 01 00 10 00 10
s_6
01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 00 00 00 00
s_7
00 00 10 10 00 10 10 10 10 00 10 10 00 10 00 10
s_8
10 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 00 10 00 10

Как видно из приведенного примера, полная ТФН может содержать большой объем избыточной информации, который можно сократить. Определение совокупности T элементарных проверок, входящих в алгоритм диагностирования, соответствует выделению определенной совокупности столбцов таблицы функций неисправностей. Для алгоритмов проверки исправности, работоспособности или правильности функционирования устройства эта совокупность столбцов такова, что строка образуемой ими подтаблицы ТФН, соответствующая техническому состоянию s_0, отличается от любой другой ее строки. Аналогично, для алгоритмов поиска неисправностей все строки такой подтаблицы ТФН попарно различны.

Подтаблицу, образованную совокупностью столбцов ТФН, соответствующих элементарным проверкам из T, будем называть T-таблицей функций неисправностей (T-ТФН).

Возможное содержимое T-ТФН для алгоритма поиска неисправностей устройства C17 из последнего примера приведено в табл. 27.4.

< Лекция 26 || Лекция 27: 12 || Лекция 28 >
Дмитрий Медведевских
Дмитрий Медведевских

Добрый день  можно поинтересоваться где брать литературу предложенную в курсе ?Большинство книг я не могу найти  в известных источниках

Дмитрий Кифель
Дмитрий Кифель
Казахстан, Темиртау
Ирина Лысенко
Ирина Лысенко
Россия, Ленинград, ЛПИ, 1985