DE3241175A1

DE3241175A1 - Pruefsystem fuer das pruefen von prozessoren enthaltenden steuerwerksbaugruppen und/oder von periphere ergaenzungen solcher steuerwerksbaugruppen bildenden speicherbaugruppen

Info

Publication number: DE3241175A1
Application number: DE19823241175
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8028 Taufkirchen Beselin; Imre Dipl.-Ing. 8038 Gröbenzell Haidekker; Franz 8000 München Hofmann; Eduard 8026 Ebenhausen Kimmerle
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1984-05-10
Also published as: DE3241175C2

Description

Prüfsystem für das Prüfen von Prozessoren enthaltenden
Steuerwerksbaugruppen und/oder von periphere Ergänzungen solcher Steuerwerksbaugruppen bildenden Speicherbaugruppen Die Erfindung betrifft ein Prüfsystem der im Gattungsbegriff das Patentanspruches 1 beschriebenen Art.
Es ist für solche Baugruppen kennzeichnend, daß ihre Reaktion auf eingegebene Anreize nicht ohne weiteres vorhersehbar ist, da diese Anreize Entscheidungsprozesse auslösen, die von der Programmierung des Prüflings, d.h. vom Inhalt seines Programmspeichers und von anderen Speicherinhalten abhängig sind. Damit unterscheiden sich solche Baugruppen grundsätzlich von "reinen" Logikbaugruppen,die ausschließlich aus Gattern aufgebaut sind und deren Antwortsignale aufgrund der realisierten logischen Verknüpfung eindeutig determiniert sind. Weitere Probleme ergeben sich durch das dynamische Verhalten der dem Prozessor zugeordneten oder mit ihm in Wechselwirkung stehenden Speicherbausteine, welches durch die Eigenschaften und das spezifische Verhalten der übrigen Bausteine beeinflutbar ist und z.B. durch Umladungsvorgänge im Bussystem verändert werden kann.
Nach alle dem versteht sich von selbst, daß durch das statische Anlegen von Signalen und das statische Abfragen der sprechenden Antwortmuster Aussagen über eine einwandfreie Funktion des Prüflings nicht gewonnen werden können. Die Prüfung muß deshalb dynamisch erfolgen. Dabei darf die Prüfgeschwindigkeit nicht von der Geschwin- digkeit abweichen, mit welcher der Prüfling im praktischen Betrieb arbeitet, da anderenfalls die Gefahr besteht, daß bestimmte Fehlerarten nicht auftreten und daher selbstverständlich auch nicht erkannt werden können.
Die einem Prozessor zugeordneten oder mit ihm zusammenwirkenden Speicher können unter Umständen anders reagieren als ihr an sich korrekter Speicherinhalt es erwarten läßt bzw. es kann der Fall auftreten, daß der Prozessor die Speicherinhalte falsch rezipiert. Die Gründe hierfür können in Pegelveränderungen, in der Flankensteilheit der Datensignale oder im timing liegen. Zu berücksichtigen sind ferner die endlichen Laufzeiten im Bussystem und auf den Steuerleitungen.
Zu bedenken ist schließlich auch, daß das Verhalten des Prüflings von der Anwendersoftware beeinflußt wird.
Aus alle dem ergibt sich, daß die Prüfung von Steuerwerksbaugruppen vom Prüfpersonal detaillierte Kenntnisse der zu prüfenden Baugruppe und zwar sowohl ihrer Schaltungstechnik als auch der in ihr niedergelegten Software - und zwar in Maschinensprache - verlangt.
Es ist bekannt, Mikroprozessor-Baugruppen mit Hilfe von sogenannten Großautomaten zu prüfen. Diese bekannte Lösung ist mit folgenden Nachteilen verbunden: Im Regelfall sind keine Echtzeitbedingungen gegeben, wobei unter "Echtheit" im folgenden nicht nur der normierte Reziprokwert der Arbeitsgeschwindigkeit sondern auch charakteristische Werte der im praktischen Betrieb gegebenen originalen Bit-Strom-Sequenen verstanden sein sollen.
Weiterhin bedingt die Prüfung auf Großautomaten ho-hen gerätetechnischen und Programmieraufwand. Selbstverständlich eignet sich ein solches Prüfverfahren auch nicht zur Prüfung von Baugruppen beim Geräteservice am Einsatzort, z.B. in einer Fernsprechvermittlungsstelle.
Schließlich bedarf es zur Prüfung qualifizierten Personals mit ausreichender Kenntnis der Automatenfunktion.
Es ist weiter bekannt, zur Prüfung von Mikroprozessor-Baugruppen sogenannte #P-System-Analyzer einzusetzen. Ein entsprechendes Testgerät ist beispielsweise in dem Aufsatz Universelles Testgerät für Entwicklung, Prüfung und Reparatur von Mikroprozessar-Baugruppen in der Fachzeitschrift Der Elektroniker Nr. 6/81 beschrieben. Derartige Testgeräte bringen wesentliche Vorteile bei der Prüfung mit sich. Eine Echtzeitprüfung im oben definierten Wortsinn ist mit solchen Testgeräten jedoch nicht möglich, wenn auch die Funktionstests zum Großteil in Echtzeit ablaufen, weil mit dem "Original-timing" des Prüflings gearbeitet wird. Es kann ferner als ein Nachteil betrachtet werden, daß derartige Testgeräte einen nicht unerheblichen speziellen Software-Aufwand benötigen und daß trotzdem eine vollständige Funktionsprüfung einer Steuerwerksbaugruppe nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zug-runde, ein Prüfsystem der im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art zu schaffen, das sich preiswert realisieren läßt und bei dem insbesondere der spezifische Software-Aufwand so gering wie möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.
Eine der Hauptvorteile des Prüfsystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß infolge der Übernahme der für den Prüfling entwickelten Software in das Prüfsystem der zusätzliche Programmieraufwand äußerst gering ist. Aus dieser Software-Ubernahme ergibt sich weiter der Vorteil, daß bei Änderung der Prüflingssoftware keine Änderung des Betriebsprogrammes des Prüfsystems erforderlich ist. Mit dem Prüfsystem gemäß der Erfindung ist es möglich, durch Nachbildung der originalen Baugruppen-Umgebungechte Betriebsbedingungen herzustellen, also eine Echtzeitprüfung im obigen Wortsinn auszuführen. Ein Merkmal dieser echten Funktionsprüfung ist es auch, daß die Speicherplätze der Speicherbausteine mit den auch im praktischen Betrieb verwendeten originalen Bitmustern beschrieben werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, daß bei der Funktionsprüfung im Servicefall kundenspezifische Daten, die in den Speichern niedergelegt sind, konserviert und nach erfolgter Prüfung wieder zurückgeschrieben werden können. Des weiteren ermöglicht das Prüfsystem gemäß der Erfindung sehr kurze Prüfzeiten und eine große Prüftiefe. Die bei der Prüfung ermittelten Fehler können auf einem Display angezeigt werden. Falls die entsprechende Fehleraussage zur Lokalisierung nicht ausreicht, ist eine Fehlersuche mittels "Katalog" möglich, in welchem vorgeschriebene Analyseabläufe niedergelegt sind und mittels dessen eine Fehlerverfolgung durch Anlegen von in dem Prüfsystem erzeugten Triggersignalmustern und Beobachten der zugeordneten Raktionen (z.B. auf einem Oszillographen) möglich ist.
Es ist für die Technik elektronischer Geräte kennzeichnend, daß die Typenvielfalt der Baugruppen sich durch das Vordringen von Halbleiterschaltkreisen mit großer Integrationsdichte und von programmierbaren Bausteinen drastisch verringert hat. Das bedeutet umgekehrt, daß die verbleibenden- Baugruppentypen in großer Stückzahl verwendet werden. Das Prüfsystem gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Spezialprüfgerät, das einem bestimmten Baugruppentyp "gewidmet" ist. Eine solche Spezialisierung rechtfertigt sich einerseits dadurch, daß der betreffende Baugruppentyp in grosser Zahl vorhanden ist und andererseits durch die geringen Kosten des Prüfgerätes. Unterschiedliche Funktionen ein und desselben Baugruppentyps w#rden durch unterschiedliche Programmierung der entsprechenden programmierbaren Bausteine realisiert. Das Prüfgerät im Prüfsystem gemäß der Erfindung trägt dem dadurch Rechnung, daß entsprechende unterschiedliche Programmodule, z.B. durch Steckverbinder, adaptierbar sind.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Prüfsysteffis gemäß der Erfindung, wobei im linken Teil der Zeichnung das Prüfgerät und im rechten Teil der Prüfling angedeutet sind, Fig. 2 zeigt einen Prüfkoffer für das Prüfsystem gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht.
Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild ist durch eine strichpunktierte Linie in zwei Bereiche unterteilt. Der rechte Bereich stellt einen Prüfling dar, der linke Bereich ein Prüfgerät. Die genannte strichpunktierte Linie entspricht der z.B. als Steckverbinder ausgebildeten Kontaktierungsvorrichtung, mit welcher der Prüfling bei seinem bestimmungsgemäßen Einsatz an das Gerät angeschlossen wird, dessen Bestandteil er ist. Der Prüfling, der im vorliegenden Fall eine Steuerwerksbaugruppe für eine Fernsprechvermittlungsanlage ist, besitzt eine als CPU bezeichnete Zentralprozessoreinheit 1 mit einem Taktgeber 2. Die Zentralprozessoreinheit 1 steht über ein Bussystem 3 mit Speicherbausteinen 4, 5, 6 und 7 in Verbindung. Der Speicherbaustein 4 stellt den Arbeitsspeicher dar und ist dementsprechend ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Die Speicherbausteine 5 und 6 beinhalten die spezifische Software des Prüflings r durch welche dessen Funktion bestimmt ist.
Diese Speicherbausteine 5 und 6 sind vorzugsweise als sogenannte EPROM's, d.h. als löschbare und programmierbare Lesespeicher ausgebildet. Der Speicherbaustein 7 dient zum Einschreiben kundenspezifischer Daten und besteht beim Ausführungsbeispiel aus einem CMOS-RAM. In ihn können im vorliegenden Anwendungsfall beispielsweise Daten über die von einzelnen Teilnehmerstellen einer Fernsprechvermittlungsanlage verursachten Fernsprechgebühren eingeschrieben werden.
Die Zentralprozessoreinheit 1 steht mit einem Prozessors 8 in Verbindung, über welchen ihm Steuersignale zuführbar sind, die über ein Leitungssystem 10 eintreffen. Diese Steuersignale sind im vorliegenden Fall beispielsweise Wählinformationen für den Aufbau von Fernsprechverbindungen. Dem Prozessor 8 ist eine eigene Taktversorgung 9 zugeordnet.
In die Verbindung zwischen der Zentralprozessoreinheit 1 und dem Bussystem 3 ist ein mit LATCH bezeichneter Signalspeicher 11 eingefügt, mittels dessen die Bitströme des Bussystems 3 an das Zeitmuster der Zentralprozessoreinheit 1 angepaßt werden.
Ein ähnlicher Signalspeicher 12 ist zwischen das Bussystem 3 und ein zu der von der erwähnten strichpunktierten Linie repräsentierten Kontaktierungsvorrichtung führendes Adreß-, Daten- und Steuerleitungssystem 13 eingefügt.
Weiter sind zwei monostabile Kippstufen 14 und 15 dargestellt, die ebenfalls über das Bussystem 3 steuerbar sind und mittels derer mit der Steuerungsbaugruppe verbindbare Aktoren, z.B. Relais eines Relaiskoppelfeldes, betätigbar sind. Diese monostabilen Kippstufen 14 und 15 stehen stellvertretend für eine Vielzahl gleichartiger Einrichtungen.
Es ist ferner ein Decoder 16 dargestellt, der in eine nach außen geführte Busleitung eingefügt ist.
Ein Eingabe-Ausgabebaustein 17 dient zur Abtrennung des Bussystems 3 von der Zentralprozessoreinheit 1 bzw. zur Verbindung der peripheren Einheiten des Prüflings mit dem Prüfgerät. Dieser Baustein 17 ist ein tristate-Halbleisterbaustein. Er stellt eine in dem Prüfling erbrachte Vorleistung für Prüfzwecke dar. Durch ihn läßt sich - wie erwähnt - die Verbindung zwischen der Zentralprozessoreinheit 1 und den peripheren Einheiten unterbrechen, so daß letztere von dem Prüfgerät separat prüfbar sind, ohne daß die Zentralprozessoreinheit - wie es bei herkömmlichen Testgeräten üblich ist - aus der Schaltung zu entfernen. Dadurch ist es möglich, die Verbindung zwischen Prüfgerät und Prüfling tatsächlich ausschließlich über die durch die erwähnte strichpunktierte Linie repräsentierte für den normalen Betrieb vorgesehene Kontaktierungsvorrichtung herzustellen.
Das auf der linken Seite des Schaltungsblattes angedeutete Prüfgerät beinhaltet als wesentlichen Bestandteil ein Musterstück der Prüflings. Dieses Musterstück ist zwar in einigen Punkten modifiziert, im übrigen jedoch in gleicher Weise ausgebildet und mit denselben Funktionseinheiten versehen wie die Prüflingsbaugruppe. Insbesondere ist die mit 1' bezeichnete Zentralprozessoreinheit des Prüfgerätes baugleich mit derjenigen des Prüflings. Die an das Bussystem 3 t des Prüfgerätes angeschlossenen EPROM-Speicherbausteine 5' und 6' enthalten die Software-Programme des Prüflings, d.h.
ihr Speicherinhalt ist identisch mit demjenigen der Spei- cherbausteine 5 und 6, (falls letzterer fehlerfrei ist).
Ein weiterer EPROM-Speicherbaustein 16 enthält das zusätzliche Programm, mittels dessen die einzelnen Schritte des Prüfvorganges gesteuert werden.
Ein über einen Eingabe-Ausgabebaustein 17 mit dem Bussystem 3' verbundener Mikroprozessor 18 mit einer Taktversorgung 19 und einem Signalspeicher 20 stellt eine Einrichtung zur Simulation von Steuerbefehlen für den Prüfling dar. Er ist über das bereits erwähnte Daten-Steuerleitungssystem 10 mit dem Mikroprozessor 8 des Prüflings verbindbar. Eingabe-Ausgabebausteine 21 bis 24, die wiederum als tristate-Bausteine ausgebildet sind, dienen zur wahlweisen An- oder Abschaltung des Bussystems 3' an die bzw. von den Leitungen des Prüflings.
Eine Anzeigevorrichtung 25, die über einen Eingabe-Ausgabebaustein 26 mit dem Bussystem 3? verbunden ist, dient zur Anzeige der Prüfergebnisse.
Schließlich ist noch ein Speicher 7' vorgesehen, der dem Speicher 7 des Prüflings entspricht und in welchen die in letzteren eingeschriebenen kundenspezifischen Daten während einer Prüfung übernommen werden können.
Es sei noch erwähnt, daß die Speicherbausteine 5' bis 6', in denen die Mustersoftware des Prüflings enthalten ist, zusammen mit dem die Prüfsoftware enthaltenden Speicherbaustein 16 vorzugsweise auf einer steckbaren# Baueinheit angeordnet und somit in Anpassung an die Software des Prüflings austauschbar sind.
Fig. 2 zeigt eine mögliche konstruktive Ausbildungsform des Prüfgerätes. Es besteht aus einem Koffer 27, in welchen eine Basisplatte 28 eingelassen ist. An dieser Platte 28 sind eine Tastatur 29 zur Eingabe von Prüfbefehlen sowie die bereits erwähnte Anzeigevorrichtung 25 angebracht. Weiter ist eine Kontaktierungsvorrichtung 30 vorgesehen, in welche der Prüfling einsteckbar ist und über die sämtliche elektrischen Verbindungen verlaufen. Diese Kontaktierungsvorrichtung 30 entspricht der durch die strichpunktierte Linie in Fig. 1 angedeuteten Schnittstelle zwischen Prüfgerät und Prüfling. Es ist selbstverständlich möglich und vorgesehen: zwischen die Kontaktierungsvorrichtung 30 des Prüfgerätes und dem entsprechenden Gegenstück des Prüflings geeignete Adaptereinrichtungen einzufügen, um eine Anpassung an unterschiedliche konstruktive Ausführungen zu ermöglichen.
Eine weitere Kontaktierungsvorrichtung 31 dient zum Anschluß der die Speicherbausteine 5' bis 6' und 16 enthaltenden Baueinheit.
Unterhalb der die Bedien- und Anzeigeelemente 29 bzw. 25 tragenden Basisplatte 28 befindet sich eine Leiterplatte, welche die elektronischen Komponenten des Prüfgerätes aufnimmt.
Das Prüfgerät enthält ferner eine Stromversorgung für den eigenen Energiebedarf sowie eine vorzugsweise davon getrennte Stromverso-rgung für den Prüfling. Es ist damit autark.
Die Prüfung läuft prinzipiell in zwei Schritten ab: Durch entsprechende Betätigungeder Eingabe-Ausgabebausteine ist während des ersten Prüfschrittes die Zentralprozessoreinheit 1 des Prüflings elektrisch von ihren peripheren Einheiten abgetrennt. Die Zentralprozessoreinheit 1' des Prüfgerätes ist über das Bussystem 3' mit dem Bussystem 3 des Prüflings verbunden. In diesem Betriebszustand können alle peripheren Einheiten des Prüf- lings einem Funktionstest unterworfen werden, wobei Umgebungsbedingungen bestehen, die denen des echten Einsatzes voll und ganz entsprechen. Kundenspezifische Daten, die in dem Speicherbaustein 7 abgelegt waren, werden durch Übernahme in den Speicherbaustein 7' des Prüfgerätes "gerettet" und nach erfolgter Prüfung zurückgeschrieben.
In einem zweiten Schritt ist die Zentralprozessoreinheit 1 des Prüflings wirksam. Sie erhält Funktionsanreize vom Prüfgerät, die die Arbeitsweise der späteren Einsatzumgebung des Prüflings simulieren.
Beim ersten Schritt werden dementsprechend Fehler der Prozessorumgebung festgestellt, während beim zweiten Schritt das Verhalten der Zentralprozessoreinheit 1 des Prüflings selbst kontrolliert wird.
Während des Prüfvorganges werden in der Anzeigevorrichtung 25 des Prüfgerätes der Prüfschritt, Soll- und Ist-Daten sowie Bedienungs- und Fehlersuchhi#nweise angezeigt.
Zur Fehlerverfolgung dienen speziell aufbereitete Triggersignale, die im Prüfgerät erzeugt werden.
9 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Prüfsystem für das Prüfen von Prozessoren enthaltenden Steuerwerksbaugruppen und/oder von periphere Ergänzungen solcher Steuerwerksbaugruppen bildenden Speicherbaugruppen - mit einem Prüfgerät, das einen den Prozessor des Prüflings entsprechenden Prozessor beinhaltet, - sowie mit einer Vorrichtung, mittels derer der Prozessor des Prüflings durch den des Prüfgerätes ersetzbar ist, derart daß die übrigen Bestandteile (Bussystem, periphere Einheiten) des Prüflings unter dem Steuereinfluß des Prozessors des Prüfgerätes nach einem in letzterem niedergelegten Steuerprogramm prüfbar sind, dadurch gekennzeichnet, - daß das Prüfgerät eine dem Muster des Prüflings entsprechende Schaltung sowie eine Einrichtung zum Senden und Empfangen solcher Signale beinhaltet, die dem sich beim bestimmungsgemäßen Einsatz des Prüflings ergebenden Signalaustausch mit seiner Umgebung entsprechen, - daß ein Speicher (51, 6') in dem Prüfgerät vorgesehen bzw. in dieses einsetzbar ist, in welchem ein Muster der Programsoftware des Prüflings gespeichert ist, - und daß das Prüfgerät ferner mit einem Speicher (16) versehen oder verbindbar ist, in welchem ein Prüfprogramm enthalten ist, durch welches eine schrittweise Ersatzschaltung der Komponenten des Prüflings durch die entsprechenden Komponenten des Prüfgerätes steuerbar ist.
2. System nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, - daß das Prüfgerät eine Kontaktierungsvorrichtung (30) besitzt, an welche der Prüfling mit seiner für seinen bestimmungsgemäßen Einsatz vorgesehenen Kontaktierungsvorrichtung direkt oder unter Zwischenfügung einer Adaptereinrichtung anschließbar ist, - und daß die genannte Ersatzschaltung von Komponenten des Prüflings durch Komponenten des Prüfgerätes durch in dem Prüfling und in dem Prüfgerät vorgesehene elektrische Umschalteeinrichtungen (17 bzw. 21 bis 24) erfolgt.
3. System nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die elektrischen Umschalteeinrichtungen (17, bzw. 21 bis 24) tristate-Halbleiterbausteine sind.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die ein Muster der Programmsoftware des Prüflings enthaltenden Speicherbausteine (5', 6') sowie der das Prüfprogramm enthaltende Speicher (16) auf einer separaten Baueinheit angeordnet sind, die steckbar (über 31) mit dem Prüfgerät verbindbar ist.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Prüfgerät einen Funktionsgenerator (18, 19, 20) zur Simulation eines dem bestimmungsgemäßen Einsatz entsprechenden Datenverkehrs mit dem Prüfling enthält.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Prüfgerät einen Speicher (7g) besitzt, in welchen in einem flüchtigen Speicher (7) des Prüflings enthaltene Daten vor Beginn einer Funktionsprüfung einschreibar und aus welchem diese Daten nach erfolgter Prüfung in den entsprechenden Speicher (7) des Prüflings zurückschreibbar sind.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -durch gekennzeichnet, - daß bei einem ersten Prüfstadium der Prozessor (1) des Prüflings durch Betätigung einer oder mehrerer der genannten elektrischen Umschalteeinrichtungen elektrisch von dem Bussystem (3) des Prüflings abgetrennt und letz- teres mit dem Prozessor (1') des Prüfgerätes verbunden ist, derart daß das Bussystem (3) des Prüflings und die mit diesem verbundenen peripheren Einheiten (4, 5, 6) des Prüflings unter Verwendung der in dem Prüfgerät (in 5', 6') enthaltenen Mustersoftware des Prüflings prüfbar sind, - und daß in einem zweiten Prüfstadium durch Betätigung der entsprechenden elektrischen Umschalteeinrichtungen der Prozessor (1) des Prüflings mit seinem Bussystem (3) verbunden ist, derart daß er (1) unter Stimulation durch dem bestimmungsgenmäßen Einsatz des Prüflings entsprechende Funktionsanreize des Prüfgerätes in seinem Reaktionsverhalten prüfbar ist.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Prüfgerät eine Anzeigevorrichtung (25) zur Anzeige des jeweiligen Prüfschrittes, von Soll- und Ist-Daten sowie von Bedienungs- und Fehlersuchhinweisen besitzt.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Prüfgerät eine Einrichtung zur Erzeugung von Triggersignalen zur Verfolgung und schrittweisen Eingrenzung von Funktionsfehlern des Prüflings besitzt.