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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Analyseur logique de décodeur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Concepteur radioamateur Comment comprendre le fonctionnement d’un appareil dans lequel sont utilisés des FPGA ou des VLSI personnalisés, sans en avoir une description détaillée ? Uniquement en analysant les signaux aux entrées et sorties des microcircuits et des broches des connecteurs. Le dispositif proposé peut y contribuer. Dans certains cas, il remplacera avec succès un oscilloscope à stockage numérique multicanal. Avec l'aide de l'analyseur, l'auteur de l'article a réussi à réparer plusieurs consoles de jeux vidéo. Le processeur d'un système informatique typique a accès à chacune des puces mémoire et à tous les ports d'entrée/sortie. En se tournant vers eux, il expose une certaine combinaison de niveaux logiques sur les bus d'adresse et de contrôle. Le signal de sélection de périphérique (puce mémoire ou registre d'E/S) forme un décodeur d'adresse (DA), qui effectue généralement une opération ET logique sur les valeurs directes et inverses des signaux du processeur. Dans les équipements modernes, les DA sont souvent placés dans des FPGA et des microcircuits personnalisés avec une logique de fonctionnement inconnue de l'utilisateur. Les appareils défaillants dotés de tels microcircuits peuvent parfois être réparés en remplaçant le DA intégré défaillant par un DA externe fabriqué maison, assemblé à partir de pièces disponibles. Mais pour cela, il est tout d'abord nécessaire de déterminer quels signaux du système de processeur sont envoyés aux entrées du DA. Disposant d'un appareil réparable similaire à celui en réparation, vous pouvez utiliser un oscilloscope à stockage numérique multicanal pour supprimer et analyser soigneusement les chronogrammes de nombreux signaux. Cependant, cela demandera beaucoup de temps et de patience. Dans certains cas, il est plus facile d'utiliser un analyseur logique de décodage (ci-après dénommé analyseur), dont le schéma est illustré à la Fig. 1. En appliquant un signal de sortie OUI à son entrée "CS" et en connectant tour à tour l'entrée "ADR" aux différents circuits de l'appareil testé, il est possible de retrouver rapidement les signaux impliqués dans le fonctionnement du décodeur et de déterminer leur polarité. L'analyse est basée sur le fait que le signal appliqué à l'entrée "ADR" appartient avec une forte probabilité au numéro de l'entrée OUI, si son niveau logique est le même au début de chaque impulsion à l'entrée "CS" et reste inchangé pendant toute la durée de l'impulsion.
Traditionnellement, dans la plupart des systèmes à microprocesseur, le niveau actif à la sortie OUI est faible. Mais des exceptions sont possibles. Le commutateur SA1 permet de sélectionner comme actif un niveau de signal haut ou bas à l'entrée "CS". Selon sa position, l'élément DD1.3 inverse ou non le signal. Avant de comparer les niveaux de signal aux entrées "CS" et "ADR", les éléments DD3.1, DD3.2 et DD1.4 retardent ces derniers de plusieurs dizaines de nanosecondes. Cela compense le retard dans le DA analysé et dans l'élément DD1.3. La comparaison elle-même est effectuée par les éléments DD3.3 et DD3.4 dont les impulsions aux sorties n'apparaissent que si les signaux d'entrée ne coïncident pas dans le temps. Les circuits R5C3 et R6C4 suppriment les émissions à court terme (appelées « aiguilles ») causées par les transitoires. Deux bascules RS sont assemblées à partir des éléments de la puce DD5. L'une des entrées de chacun reçoit des impulsions du nœud de comparaison correspondant, l'autre du générateur d'impulsions de réinitialisation sur les éléments DD1.1, DD1.2. La réinitialisation périodique des déclencheurs vous permet de surveiller la dynamique du processus étudié. Cycle de service d'impulsion de réinitialisation - 500... 1000, période de répétition - 80... 120 ms. Grâce à l'utilisation de la puce DD1 de la série KR1533, la valeur de la résistance R3 a été choisie assez grande (selon les normes TTL), ce qui a permis de réduire la capacité du condensateur C1. Le compteur DD4 sert de détecteur de changement de signal à l'entrée "ADR". Si entre deux impulsions de remise à zéro de la sortie de l'élément DD3.1 au moins deux impulsions arrivent à l'entrée 5 DD4, le niveau haut établi à la sortie 2 du compteur ira aux entrées des éléments DD2.3 et DD3.4 , permettant d'indiquer l'état des triggers par les LED HL1, HL2 avant l'arrivée de la prochaine impulsion de remise à zéro sur l'entrée R du compteur. L'éclairage simultané des LED signifie que le signal appliqué à l'entrée "ADR" ne participe pas au fonctionnement du DA analysé. Si une seule des LED est allumée (parfois avec un "clignement"), le niveau du signal à l'entrée "CS" est actif lorsque le niveau du signal à l'entrée "ADR" est faible (HL1 est allumé) ou élevé (HL2 est allumé). sur). Avec un niveau logique constant du signal à l'entrée "ADR" (par exemple, lorsque cette entrée n'est connectée nulle part), l'état du compteur DD4 reste nul et les voyants s'éteignent. La pratique a montré qu'un tel blocage réduit considérablement la probabilité de fausses lectures de l'analyseur. Les résistances à faible résistance R1 et R2 sont connectées en série aux circuits d'entrée de l'analyseur. Ils sont nécessaires pour éliminer les "sonneries" sur les différences des signaux analysés, qui se produisent avec de longs fils de connexion. Si une protection des entrées contre les tensions positives et négatives élevées est requise, des diodes VD3-VD6 sont installées dans l'analyseur, représentées dans le schéma (Fig. 1) par des lignes pointillées. Cependant, la capacité inhérente des diodes dégrade les performances du dispositif. Les diodes peuvent provenir des séries KD521, KD509 ou similaires importées. L'analyseur est alimenté par n'importe quelle source de tension de 5 V, y compris celle disponible dans l'appareil testé. Le courant consommé ne dépasse pas 35 mA. La diode Schottky VD1 protège contre la connexion en polarité inversée à la source. Si cela n'est pas nécessaire, la diode peut être éliminée en la remplaçant par un cavalier. Pour obtenir une tension de niveau logique élevé appliquée à certaines entrées d'éléments logiques et de microcircuits, l'élément DD2.1 a été utilisé. Comme HL1 et HL2, les LED de tout type et de toute couleur de lueur conviennent, bien qu'une paire rouge-vert soit plus esthétique. Puces DD1 et DD3, il est conseillé d'utiliser la série KR1533. Le reste peut provenir de différentes séries TTL, par exemple K555, K155. Après avoir appliqué à l'entrée "CS" de l'analyseur assemblé des impulsions de niveaux TTL avec une fréquence allant de centaines de hertz à quelques mégahertz, assurez-vous que lorsqu'il n'est connecté nulle part ou connecté au circuit +5, les LED HL1, HL2 sont désactivés à l'entrée "ADR". Après avoir connecté l'entrée "ADR" au fil commun, les LED clignotent brièvement et s'éteignent. Si vous appliquez les mêmes impulsions à l'entrée "ADR" qu'à "CS" (en connectant les entrées), lorsque l'interrupteur SA1 est fermé, seule la LED HL1 doit s'allumer, et lorsque l'interrupteur est ouvert, uniquement HL2. Un exemple d'application pratique de l'analyseur est l'étude de l'unité de génération de signal de sélection de cartouche dans la console de jeu vidéo Sega (voir Ryumik S. Caractéristiques des circuits des consoles vidéo 16 bits. - Radio, 1998, n° 4, 5, 7, 8). L'entrée "CS" est connectée à l'un des circuits de sélection ROM - contacts B16 (OE) ou B17 (CS) du connecteur "CARTRIDGE" d'un décodeur fonctionnel. Installez et lancez n'importe quelle cartouche de jeu. La sonde étant connectée à l'entrée "ADR", touchez tour à tour chaque broche du connecteur "CARTRIDGE" et observez pendant un certain temps l'état des LED de l'analyseur. En cas de doute, appuyez sur le bouton "RESET" de la console de jeu. De cette manière, on trouve des contacts lorsqu'ils sont connectés auxquels les deux LED s'allument dans une position de l'interrupteur SA1, et une seule d'entre elles s'allume dans l'autre. Parfois, pour s’assurer que l’analyse est correcte, il faut la répéter avec une autre cartouche. Bien entendu, rien ne garantit que tous les signaux nécessaires seront trouvés. Il ne peut être exclu que certains d’entre eux soient « cachés » très profondément à l’intérieur du VLSI et soient physiquement inaccessibles. Et encore... L'expérience a montré que les impulsions de sélection de cartouche CS coïncident dans le temps avec les niveaux élevés des signaux A21 et A22, et OE - avec les niveaux faibles de WE1 et WE2. En conséquence, il a été possible de fabriquer un nœud sur un seul microcircuit, remplaçant ainsi les décodeurs défectueux. Son schéma est présenté sur la Fig. 2, les croix dessus marquent les circuits du décodeur vidéo qui doivent être coupés lors de l'installation du nœud en coupant les conducteurs imprimés. Naturellement, en cas de dysfonctionnement uniquement dans le circuit de conditionnement du signal OE, il n'est pas nécessaire de refaire le circuit CS, et vice versa.
Avec l'aide de cette unité, il a été possible de réparer plusieurs copies "sans espoir" des modèles "Sega" NAA-2502 et MK-1631-07 présentant des défauts dans le processeur vidéo VLSI U3 (TA-06) et le multiprocesseur U4 (avec le inscription "97xx" ou "98xx"). Un symptôme externe d'un dysfonctionnement était l'absence totale d'image et de son, d'impulsions d'accès à la cartouche CS et (ou) OE, un niveau logique élevé au niveau de la broche B31 (CHECK) du connecteur "CARTRIDGE". Auteur : S. Ryumik, Tchernihiv, Ukraine
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