Лабораторная работа №5. Тестування цифрових схем прямо залежить від можливості їх спостерігання і керовуання

Тестування цифрових схем прямо залежить від можливості їх спостерігання і керовуання. Додаткові елементи, внесені в цифрову схему для збільшення кількості її входів і виходів, дозволяють поліпшити указані характеристики й спростити задачу контролю й діагностики. Було доведено, що введення додаткової логіки в цифрову схему з відповідною її модифікацією дозволяє будувати тестові послідовності, що полягають із п'ятьох наборів, за допомогою яких виявляються всі несправності схеми. Процедура синтезу подібних цифрових схем складається з наступних основних етапів:

1) Задана булева функція реалізується в базисі 2І-НІ, НІ.

2) Кожний інвертор заміняється на двовходовий елемент M2, другий його вхід буде додатковим входом схеми, при звичайному функціонуванні якої на нього подається значення 1.

3) По всіх входах, що залишилися, елементів 2І-НІ також включаються двохвходові елементи M2, на другі входи яких подається значення 0, причому указані входи є додатковими.

Розглянемо булеву функцію F(x₁, x₂, x₃)= , реалізація якої в базисі 2І-НІ, НІ наведена на рис. 1.

Рисунок 1

Модифікована схема із шістьома додатковими входами представлена на рис. 2. При значеннях змінних на додаткових входах C₁=0, C₂=1, C₃=0,
C₄ =1, C₅=0, C₆=0 розглянута схема реалізує задану функцію.

Рисунок 2

Для побудови тестової послідовності спочатку розглянемо базовий модуль, із сукупності яких будується довільна схема (рис. 3).

Рисунок 3

Для виявлення можливих несправностей елемента M2, що має два входи, слід сформувати всі чотири комбінації його вхідних змінних. Вихідні значення p₁ і p₂ елемента M2 будуть вхідними тестовими впливами елемента 2І-НІ, а його вихідні реакції будуть надходити на вхід елемента M2 наступного модуля. Тому необхідно, щоб по виходу елемента 2І-НІ з'явилося нульове значення два рази, для чого комбінація p₁=1 і p₂=1 повинна бути подана на всі входи двічі. Таким чином, кожний модуль вимагає для своєї тестової перевірки п'ять тестових наборів:

x₁ c₁ x₂ c₂ p₁ p₂ f

0 0 0 0 0 0 1

0 1 0 1 1 1 0

1 1 1 0 0 1 1

1 0 1 1 1 0 1

1 0 1 0 1 1 0

Аналіз тестових наборів показує, що для повної перевірки правильності функціонування модифікованої схеми необхідно, щоб п’ятибітові тестові послідовності, формовані на її входах і виходах кожного елемента 2І-НІ, належали множині {x₀, x₁, …, x₉}, де x₀=00111, x₁=01011, x₂=01101, x₃=01110, x₄=10011, x₅=10101, x₆=10110, x₇=11001, x₈=11010, x₉=11100. При цьому процедура побудови тестової послідовності буде складатися із заданих вхідних послідовностей, відповідних до наведеної множини. Далі визначаються вхідні послідовності для додаткових входів схеми (входів елементів M2) таким чином, щоб на входах відповідного елемента 2І-НІ формувалася послідовність із множини {x₀, x₁, …, x₉}, такі, що результатом їх дії на елемент 2І-НІ була послідовність, що належить цій множині. Дана процедура повторюється доти, поки не сформується вихідна послідовність схеми, яка може не належати заданій множині.

Застосовуючи наведену процедуру для схеми, наведеної на рис. 2, отримуємо наступну послідовність тестових наборів, що полягає тільки з п'яти вхідних впливів:

x₁ x₂ x₃ c₁ c₂ c₃ c₄ c₅ c₆

0 1 1 1 0 0 1 1 0

1 1 0 0 1 1 0 0 0

1 0 1 1 1 1 0 0 1

1 1 0 0 0 0 1 0 0

0 0 1 0 0 0 0 1 1

Хід виконання:

1) Завантажити схему, завдану за варіантом.

2) Виконати синтез схеми мінімальної глибини – кнопка “Тест 3”. Вказати значення додаткових полюсів при нормальній роботі схеми.

3) Згідно з індивідуальним завданням задати послідовності на вхідних полюсах схеми та отримати п'ять тестових наборів.

4) Вибрати елемент та тип константної несправності на ньому.

5) Визначити, яки з тестових наборів виявляють задану несправність у схемі.

Індивідуальні завдання:

№ по журналу	схема	№ послідовності для полюсів
Х1	Х2	Х3	Х4
	lab4_v1.elm
	lab4_v2.elm
	lab4_v3.elm
	lab4_v1.elm
	lab4_v2.elm
	lab4_v3.elm
	lab4_v1.elm
	lab4_v2.elm
	lab4_v3.elm
	lab4_v1.elm
	lab4_v2.elm
	lab4_v3.elm
	lab4_v1.elm
	lab4_v2.elm
	lab4_v3.elm
	lab4_v1.elm
	lab4_v2.elm
	lab4_v3.elm

№ послідовності
Послідовність

Лабораторная работа №5