Загальні особливості засобів внутрішнього тестування

Внутрішнє тестування за допомогою владнаних засобів є характерною особливістю сучасних телекомунікаційних систем.

Рішення про застосування внутрішнього самоконтролю, самокалібрування, самоградуювання, самодіагностування метрологічного самонагляду приймають ще на стадії проектування телекомунікаційної апаратури.

У випадку, коли телекомунікаційна мережа обмежена обладнанням одного виробника і не має виходу до інших мереж, є мало сенсу виконувати вимірювання зовнішніми засобами. Проте у реальному житті такі мережі майже не зустрічаються. Там, де є різнорідне обладнання, нештатні ситуації і т. ін., внутрішні засоби тестування в телекомунікації неодмінно помиляються і завжди помилятимуться. Тому в сучасних телекомунікаціях йдеться не про протиставлення зовнішніх і внутрішніх засобів вимірювання, а навпаки - про їхню інтеграцію. Сучасна загальна концепція управління зв’язком (Telecommunications Management Networks - TMN) передбачає створення глобальних систем діагностування, тестування і моніторингу мереж телекомунікацій на основі інтеграції всіх засобів вимірювання і управління.

Кваліфікована експлуатація цифрових мереж передбачає обов’язкове використання сучасної зовнішньої контрольно-вимірювальної техніки разом з засобами внутрішнього тестування для оволодіння всіма процесами, що в них відбуваються.

При внутрішньому тестуванні функції тестування виконує цен­тральний комп’ютер системи телекомунікації. Алгоритми тестуван­ня повністю залежать від специфіки технічної експлуатації системи зв’язку й орієнтовані завжди під конкретну систему. Апаратна частина системи внутрішнього тестування входить безпосередньо до складу телекомунікаційної системи і конструктивно розташована спільно з її функціональними компонентами. Додаткові апаратні витрати складають незначну частину загальної вартості системи і зводяться здебільшого до вартості постійного запам’ятовуючого прис­трою для зберігання тестів.

Тести зберігаються в просторі пам’яті комп’ютера за певними адресами. Інколи запам’ятовуючий пристрій діагностичних тестів конструктивно розташовують у самому модулі. В цьому ж пристрої записують усю необхідну для тестування інформацію і, крім того, протоколи зв’язку модуля з центральним комп’ютером.

В апаратну частину телекомунікаційної системи можливо вмонтувати окремий контролер, призначений спеціально для виконання процедур самоконтролю.

До основних способів внутрішнього тестування належать: сигнатурний аналіз і програмне самотестування.

В свою чергу програмне самотестування умовно поділяють на три способи: спосіб сканування, спосіб внутрішнього контролю ци­фрових блоків, спосіб мікробіт.

Інтеграція згаданих способів дає варіанти повного самотесту­вання з виявленням місця пошкодження.

Сигнатурний аналіз

Числа логічних станів при пошуку пошкоджень можна використовувати як своєрідні ключові знаки - так звані сигнатури. Зазвичай намагаються зробити так, щоб за кількістю розрядів сигнатура була найкоротшою послідовністю. Таким умовам відповідає шістнадцятковий формат чисел логічного стану (1F95, 3E47 тощо).

Сигнатури - це зазвичай чотиризначні числа шістнадцятко­вого коду, які однозначно характеризують працездатність об’єкта тестування.

Сигнатурний аналіз полягає у порівнянні реальної сигнатури конкретної контрольної точки об’єкта тестування з взірцевою (номінальною) сигнатурою цієї самої точки. Розбіжність порівнюваних сигнатур говорить про ненормальне функціонування об’єкта. Процедура сигнатурного аналізу цифрових об’єктів зовні схожа на процедуру виявлення пошкоджень в об’єктах аналогового типу, однак може бути повністю автоматизована. Під впливом спеціальної тесто­вої програми в контрольних точках об’єкта тестування збуджують сигнатури. При пошуку пошкоджень необхідно простежити сигнатури від входу до виходу. Елементи об’єкта, в котрих вхідні сигна­тури збігаються з номінальними, а вихідні не збігаються, є несправними.

Сигнатурний аналіз - один з найефективніших шляхів пошуку пошкоджень також у багатьох складних цифрових пристроях з процесорним управлінням.

Сфера застосування сигнатурного аналізу під час експлуатації телекомунікаційної апаратури на рівні окремих вузлів та компонентів охоплює звичайні цифрові пристрої, цифрові пристрої з процесорним управлінням. Фундаментальною основою сигнатурного аналізу є циклічні коди, які вивчаються в теорії електричного зв’язку.

Програмне самотестування

Програмне самотестування (Programmable Self-Testing) передбачає тестування пристроїв і систем на основі використання внутрішніх діагностичних програм (Diagnostic Programs).

Діагностичні програми - це експертні комп’ютерні програми, які розпізнають, локалізують і пояснюють пошкодження в облад­нанні чи в програмному забезпеченні.

За принципом запуску діагностичні програми розподіляють на два типи: з самозапуском і з запуском на замовлення користувача.

Часто для самотестування використовують програми просте­жування основного алгоритму роботи системи. При цьому в ключо­вих точках моделі об’єкта відображаються відповідні мнемонічні ко­ди.

Зрозуміло, що можливість самотестування передбачають при проектуванні системи і поради щодо його виконання друкують у від­повідних експлуатаційних (In-service) документах.

Ідея самотестування полягає в тому, що цифрову систему роз­робляють і виготовляють заздалегідь здатною для тестування без за­лучення зовнішніх апаратних і програмних засобів. Розглянемо ос­новні розповсюджені способи самотестування.

Спосіб сканування

Один з найпростіших способів - це спосіб наскрізного регістра зсуву для сканування (опитування) стану елементів об’єкта тесту­вання (Level Sensitive Scan Design - LSSD). При проектуванні об’єкта тестування в його конфігурації передбачають спеціальні додаткові елементи пам’яті (Storage Item), що складаються, наприклад, з двох тригерів Т1 і Т2 (див.

Рис. 21

Основне призначення тригера Т1 - виконувати робочі функції ді­лянки схеми даного об’єкта тестування (Device Under Test – DUT). Проте, йому доручається ще й виконувати в процедурі самотесту­вання функції провідного тригера (Master Trigger). Тригер Т2 має вико­нувати функції тільки веденого тригера (Slave Trigger) для тестування.

Тригер Т2 має один інформаційний вхід J, який зв’язаний з виходом Q1 провідного тригера Т1, і один тактовий вхід В. За допомогою тактових сигналів на вході В вміст тригера Т1 переписується до тригера Т2. Локальні елементи оперативної пам’яті (Storage Item - IS). об’єднуються в багаторозрядний регістр зсуву: до виходу тригера Т2 кожного попереднього елемента пам’яті ISj приєднується вхід І тригера Т1 наступного елемента ISj+1. На вхід початкового елемента IS1 регістра (молодшого розряду) надходить тестова бінарна послідовність - дані. Внаслідок поперемінного надходження тактових сиг­налів на входи А і В біти даних зсуваються вздовж регістра. Пос­лідовність бітів на його виході зіставляється з очікуваною, яка відповідає нормальному функціонуванню об’єкта.

Спосіб внутрішнього контролю цифрових блоків

Цей спосіб передбачає наявність у конфігурації цифрової апа­ратури спеціальних контролерів-спостерігачів (Built-in digital circuit observer). Такий контролер, наприклад, складається з двох додатко­вих однакових регістрів (рис. 22). На одному з них створено генера­тор псевдовипадкової послідовності GPRB, а другий виконує функції регістра сигнатурного аналізатора SA. Цифровий пристрій тесту­вання (DUT), дешифратор (Decoder), два додаткових регістри та пристрій індикації (Display) являють собою єдиний конструктивно і функціонально завершений апаратний модуль (рис. 22).

Рис. 22

Розглянемо процедуру тестування. Генератор тактових сигна­лів GN виробляє тактові імпульси та імпульси скиду.

Блок управління 2 визначає тривалість тестування. По накопи­ченні певної кількості тактових імпульсів на декодер передається сигнал завершення циклу тестування. За цим сигналом припиняється надходження синхронізуючих імпульсів до всіх тактованих вузлів мо­дуля і з виходу декодера на пристрій відображення виводяться дані про стан досліджуваного пристрою DUT.

На основі інтеграції способів внутрішнього контролю цифрових блоків і сканування розроблені варіанти повного самотестування з ви­явленням місця пошкодження.