CN1804651A - 一种基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位装置及其自定位方法，该装置包括内嵌有检测模块的可编程逻辑器件以及通过故障定位接口与其相连的调试机。电路板系统上电运行后，配置所述可编程逻辑器件及其内嵌检测模块，包括对触发条件的配置；在触发信号满足触发条件时，检测模块将检测到的电路板信号采样后通过故障定位接口送给调试机；调试机进行信号分析或者人工判断，对电路板系统故障进行定位。本发明取得了故障现场实时定位的进步，达到了灵活方便检测故障的效果，节省了故障定位的时间成本和人力成本，提高了故障定位的效率。

Description

一种基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位装置和方法

技术领域

本发明涉及电子数据处理领域(G06)和电通讯技术领域(H04)，尤其涉及一种利用电路板的故障定位装置及其方法。

背景技术

电路板故障定位技术还处于不断的发展中。从最原始的点灯，到使用特定的自测软件，或者利用万用表、示波器、逻辑分析仪等设备来对电路板故障进行定位。这些方法或者费时，或者需要设计时预留大量接口和测试点，或者需要大量的人力干预，或者受到系统现场的限制，都不能高效率、低成本、方便快捷地解决电路板系统级的故障定位。

申请号为03145112.8的中国专利申请公开了一种通过JTAG对电路板进行测试的方法以及设备，该方法分析BSDL文件；通过人机接口直观显示芯片管脚状态或者改变芯片管脚状态，判断电路板故障所在。但是，这种方法受约束很多，甚至需要打断系统运行，很难定位系统级的故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位方法，可以方便地定位许多原有装置或方法很难定位的故障，且效率高，成本低，可现场定位故障。本发明还要提供一种可实现该方法的装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位装置，包括待检测电路板系统，该系统包括板内的可编程逻辑器件和与该可编程逻辑器件有信号连接的芯片，其特征在于，还包括通过故障定位接口和所述可编程逻辑器件连接的调试机，其中：

所述可编程逻辑器件内嵌有检测模块，该检测模块用于将所述可编程逻辑器件接收的和/或其产生的待检测信号采样并通过所述故障定位接口传送给所述调试机；

所述调试机在收到的从故障定位接口传来的信号后，自动或由人工进行分析，完成对所述电路板故障的定位。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述可编程逻辑器件通过电路板固有的连线接收所述芯片输出的待检测信号。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述可编程逻辑器件还通过额外的检测信号线与若干待检测信号或/和辅助信号的管脚相连接。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述检测模块包括依次连接的待检测信号接入电路、采样电路、缓冲器和故障定位接口电路，还包括采样电路的触发电路和时钟模块。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述待检测信号接入电路是一个信号选择矩阵，所述调试机可通过所述故障定位接口对该矩阵进行配置，实现对待检测信号的选择。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述采样电路的触发电路与故障定位接口电路相连，可由所述调试机进行配置，并与内部触发信号和/或外部触发信号的线路相连接。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位方法，应用于一电路板故障自定位装置，该装置包括内嵌有检测模块的可编程逻辑器件，以及通过故障定位接口与其相连的调试机，该方法包括以下步骤：

(a)电路板系统上电运行，配置所述可编程逻辑器件及其内嵌检测模块，包括对触发条件的配置；

(b)在触发信号满足触发条件时，所述检测模块将检测到的电路板信号采样后，通过故障定位接口送给调试机；

(c)所述调试机进行信号分析或者人工判断，对电路板系统故障进行定位。

进一步地，上述电路板故障自定位方法还可具有以下特点：所述步骤(a)中是配置检测模块的内部触发方式作为触发条件，所述步骤(b)中触发信号满足触发条件是指可编程逻辑器件产生的内部触发信号满足触发条件。

进一步地，上述电路板故障自定位方法还可具有以下特点：所述步骤(a)中是配置检测模块的外部触发方式作为触发条件，所述步骤(b)中触发信号满足触发条件是指所述调试机通过故障定位接口发送到检测模块的外部触发信号满足触发条件。

进一步地，上述电路板故障自定位方法还可具有以下特点：所述步骤(a)中还包括选择待检测信号的配置，所述步骤(b)中，所述检测模块根据该配置选择此次检测需要的信号发送到所述调试机。

采用本发明所述装置和方法，与现有技术相比，取得了故障现场实时定位的进步，达到了灵活方便检测故障的效果，节省了故障定位的时间成本和人力成本，提高了故障定位的效率。

附图说明

图1是本发明实施例基于可编程逻辑器件(FPGA/CPLD/EPLD)的电路板故障自定位系统的装置框图。

图2是本发明实施例内嵌检测模块103的结构图。

图3是本发明电路板故障自定位装置的一个应用实例。

具体实施方式

本实施例的电路板故障自定位的装置由待检测电路板系统101和调试机102组成，两者通过故障定位接口105连接，如图1所示。

待检测电路板系统101进一步包括板内的可编程逻辑器件103(FPGA、CPLD或者EPLD)和与该可编程逻辑器件有信号连接的芯片104，两者之间通过芯片管脚到管脚的PCB(印刷电路板)连线106连接，PCB连线106上可能有适当的匹配阻容。其中，可编程逻辑器件103有内嵌的检测模块，可以是可编程逻辑器件自带的，也可以由用户定制。该检测模块作为一个独立模块，与正式的可编程逻辑器件代码一起运行，用于对可编程逻辑器件103接收的或其产生的待检测信号采样并传送给调试机。因此，可编程逻辑器件103不仅是调试机102控制之下的测试执行者，还是被测对象，而与其连接的芯片104仅仅是被测对象。

图2示出了该检测模块的结构图，可编程逻辑器件103内部的待检测信号通过信号选择矩阵，接着被采样电路采样，再送进数据缓冲器，最后通过故障定位接口电路(即在可编程逻辑器件侧为实现该故障定位接口功能而设置的电路)送到故障定位接口105。其中，调试机102可通过故障定位接口、故障定位接口电路对信号选择矩阵进行配置，实现对待检测信号的选择；采样电路的触发电路与故障定位接口电路相连，有外部触发信号和内部触发信号两种触发方式，该电路可以由调试机102通过故障定位接口、故障定位接口电路进行配置；采样电路的时钟模块由103内部提供，也可以由调试机102通过故障定位接口、故障定位接口电路配置。该检测模块是可以现场修改的。

调试机102可以是PC、工控机等调试设备，装有故障分析软件，根据需要可以对收到的被检测信号进行分析后显示，也可以直接显示。调试机102通过故障定位接口105和可编程逻辑器件103连接。故障定位接口105可以是标准的接口，也可以由用户定制。

图3是一个简单的应用实例，其待检测电路板系统101的硬件部分由CPU最小系统(包括CPU、BOOT、RAM、CLOCK、网口、EPLD等)和DSP处理群(包括多片DSP和FPGA/CPLD/EPLD等)组成。其中，可编程逻辑器件103通过各种信号线与电路板上其他芯片互连。这些互连线并不是为了故障定位而特别设置的，而是电路板系统的固有需求。

在此基础上，要得到一个基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位装置，在硬件上需要在该系统做以下改动：

第一，为了故障定位更加全面和方便，可以在可编程逻辑器件103与其他芯片之间加入少量额外的检测信号线。

增加信号线的方式主要包括：把想检测的信号直接拉到可编程逻辑器件103的管脚上；和/或把对检测有用的辅助信号直接拉到可编程逻辑器件103的管脚上。这些线上可以加适当的匹配阻容。

第二，根据需要在可编程逻辑器件103内部嵌入电路板信号检测模块。

第三，提供一个调试机102，并在调试机102和可编程逻辑器件103之间加入故障定位接口105，具体可能是一个双排插座。

基于以上装置，可以采用以下两种方法进行电路板故障自定位，第一种是主动方式，采用内部触发方式，包括以下步骤：

首先，电路板系统上电运行，配置可编程逻辑器件103及其内嵌检测模块，包括配置信号选择矩阵以选择待检测信号，以及配置检测模块的内部触发方式以作为触发条件；接着，在可编程逻辑器件产生的内部触发信号满足触发条件时，可编程逻辑器件103的内嵌检测模块主动对检测到的信号电平、上升下降沿、脉冲或时序等电路板信号采样，并通过故障定位接口105送给调试机102；调试机102进行信号分析或者人工判断，对电路板系统故障进行定位。

另一种是被动方式，包括以下步骤：首先，电路板系统上电运行，配置可编程逻辑器件103及其内嵌检测模块，包括配置信号选择矩阵以选择待检测信号，以及配置检测模块的外部触发方式以作为触发条件；接着，由调试机102通过故障定位接口给可编程逻辑器件103发送外部触发信号，在满足触发条件时，可编程逻辑器件103捕获待检测信号；然后，可编程逻辑器件103把符合条件的信号采样后，送给调试机102；最后，调试机102进行自动分析或人工分析，给出电路板系统故障定位。

综上所述，本发明提出了一种全新的电路板系统故障定位装置和方法，利用电路板的可编程逻辑器件(FPGA/CPLD/EPLD)固有资源，通过预设的少量接口信号与外围调试机通信，并配合适当的软件或人力分析来进行故障定位。可以对任何与可编程逻辑器件FPGA/CPLD/EPLD连接的IC(包括可编程逻辑器件的内部电路)进行故障定位。

与点灯或自测软件等电路板自测手段相比，本发明可以直接检测硬件连线，定位故障更加全面灵活，比如快速信号的毛刺捕获。同时，还提高了定位效率，比如对大量信号(几十路甚至几百路)的整体捕获时，不需要引入大量测试插座或测试点。而且可以在不影响原系统运行的情况下定位故障。而与万用表、示波器、逻辑分析仪等设备相比，本发明省时省力省成本，并有效地避免了外界对信号的干扰。本发明的灵活性还在于调试机上的故障软件和板内可编程逻辑器件上的检测模块可以由用户定制，甚至现场修改。

以上虽然详细描述了本发明的实施例，但是对于本领域的熟练技术人员来说，仍可以对上述实施方式做出修改而不改变本发明的实质和范围。

Claims (10)

1、一种基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位装置，包括待检测电路板系统，该系统包括板内的可编程逻辑器件和与该可编程逻辑器件有信号连接的芯片，其特征在于，还包括通过故障定位接口和所述可编程逻辑器件连接的调试机，其中：

所述可编程逻辑器件内嵌有检测模块，该检测模块用于将所述可编程逻辑器件接收的和/或其产生的待检测信号采样并通过所述故障定位接口传送给所述调试机；

所述调试机在收到的从故障定位接口传来的信号后，自动或由人工进行分析，完成对所述电路板故障的定位。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可编程逻辑器件通过电路板固有的连线接收所述芯片输出的待检测信号。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可编程逻辑器件还通过额外的检测信号线与若干待检测信号或/和辅助信号的管脚相连接。

4、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括依次连接的待检测信号接入电路、采样电路、缓冲器和故障定位接口电路，还包括采样电路的触发电路和时钟模块。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述待检测信号接入电路是一个信号选择矩阵，所述调试机可通过所述故障定位接口对该矩阵进行配置，实现对待检测信号的选择。

6、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述采样电路的触发电路与故障定位接口电路相连，可由所述调试机进行配置，并与内部触发信号和/或外部触发信号的线路相连接。

7、一种基于可编程逻辑器件的电路板故障自定位方法，应用于一电路板故障自定位装置，该装置包括内嵌有检测模块的可编程逻辑器件，以及通过故障定位接口与其相连的调试机，该方法包括以下步骤：

(a)电路板系统上电运行，配置所述可编程逻辑器件及其内嵌检测模块，包括对触发条件的配置；

(b)在触发信号满足触发条件时，所述检测模块将检测到的电路板信号采样，并通过故障定位接口送给调试机；

(c)所述调试机进行信号分析或者人工判断，对电路板系统故障进行定位。

8、如权利要求7所述的电路板故障自定位方法，其特征在于，所述步骤(a)中是配置检测模块的内部触发方式作为触发条件，所述步骤(b)中触发信号满足触发条件是指可编程逻辑器件产生的内部触发信号满足触发条件。

9、如权利要求7所述的电路板故障自定位方法，其特征在于，所述步骤(a)中是配置检测模块的外部触发方式作为触发条件，所述步骤(b)中触发信号满足触发条件是指所述调试机通过故障定位接口发送到检测模块的外部触发信号满足触发条件。

10、如权利要求7所述的电路板故障自定位方法，其特征在于，所述步骤(a)中还包括选择待检测信号的配置，所述步骤(b)中，所述检测模块根据该配置选择此次检测需要的信号发送到所述调试机。

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