Ден Томел - Поиск неисправностей в электронике

ЦПУ программируемой системы должен записать код в свою память. Это означает, что ЦПУ выполняет программу, которая позволяет ему обратиться к памяти и изменить ее содержание. Эта программа, выполняющаяся на программируемой системе, называется контролирующей и позволяет разработчику проверить все регистры или область памяти и изменить их содержание. Величина, которую аппаратура считывает с входного порта, может выводиться на экран ПК, а логические уровни на выходных портах могут изменяться с клавиатуры ПК. После того как контролирующая программа загрузит поступающую от ПК программу в намять, разработчик может запустить и остановить ее. Например, если первая часть программного обеспечения должна была считать величину с клавиатуры, разработчик может:

1. Запустить программу с начала (это означает, что микропроцессор перестает выполнять контролирующую и запускает прикладную программу).

2. Остановить программу по команде с клавиатуры.

3. Показать введенную с клавиатуры величину на экране.

4. Вернуть управление системой контролирующей программе.

Это называется контрольной точкой и является очень полезным средством отладки. Пошаговое выполнение программ позволяет осуществлять программу по одной инструкции до возвращения прав на управление контролирующей программе.

Отладка программ очень похожа на обслуживание в аппаратном обеспечении. Цель заключается в устранении насколько возможно большего количества недоработок при каждом тесте. Контрольные точки, обычно, устанавливаются в середине отлаживаемой программы, результаты сравниваются с ожидаемыми в этой точке программы. На основе этих результатов устанавливается новая контрольная точка, для исключения половины оставшегося кода, и так далее, пока проблема не будет изолирована.

Другое средство разработки, это эмулятор — программа, которая запускается на ПК и формирует сигналы на интерфейсном кабеле подобно ЦПУ разрабатываемой системы. ЦПУ удаляется из своей панельки и вместо него подключается кабель эмулятора. Прикладное программное обеспечение считывается эмулятором и выполняется платой системы. Эти системы также дают возможность задания контрольных точек и пошагового выполнения других функций контролирующей программы.

Еще один полезный инструмент — программный симулятор. Это средство не позволяет вам отлаживать аппаратуру, но очень полезно при тестирования программ до запуска их на разрабатываемой системе. Например, встроенный контроллер оборудования атомной электростанции по соображениям безопасности вообще невозможно тестировать в реальных условиях.

Так же, как аппаратное обеспечение можно разработать для удобства технического обслуживания и ремонта, можно писать программы с учетом отладки. Программы следует писать и проверять таким образом, чтобы они выполняли определенную локальную функцию, например, чтение с клавиатуры или вывод символа на монитор. Этот подход даст вам средства тестирования аппаратуры и обеспечивает строительные блоки для всего программного обеспечения.

Профилактическое техническое обслуживание устройств со встроенными микропроцессорами очень похоже на работу с другими цифровыми приборами, описанными в предыдущей главе. Важное отличие заключается в возможности сбоя в программе, выполняемой микрокомпьютером. В этих условиях прибор полностью потеряет контроль над своими обычными функциями и может сделать все, что угодно. Это спровоцирует серьезные последствия в случае, например, большого манипулятора. Одной из основных причин такого повреждения являются помехи в линии питания. Выбросы тока на линии, переходные процессы высокого напряжения, временные прерывания подачи питания, другие причины, могут вызвать кратковременные сбои в микрокомпьютерной системе. В экстремальных случаях, таких, как удар молнии, переходные процессы могут сильно повредить схему. В не столь катастрофических ситуациях компьютер может только «сбиться» и его необходимо перезагрузить, выключив питание и включив снова.

Лучший способ предотвратить сбой — использовать сетевой фильтр и ограничитель кратковременных выбросов напряжения. Многие из этих устройств содержат просто металлоксидный варистор, который ограничивает пиковые напряжения на безопасном уровне. Другие — активную схему, которая ограничивает и контролирует выбросы и разрушительные переходные процессы. Источник бесперебойного питания (UPS) обнаруживает прекращение подачи питания на линии и переключает компьютер на свой внутренний аккумуляторный источник.

Основной формой технического обслуживания ПК является чистка. Клавиатуру и корпус следует регулярно чисть пылесосом снаружи. Вентиляционные отверстия могут быть забиты пылью, а вентиляторы перестать работать. Многие ИМС ЦПУ снабжены теплоотводом и вентилятором, который установлен непосредственно на микропроцессоре, для того чтобы сохранить его достаточно охлажденным. Эти вентиляторы часто не запускаются, что вызывает выход из строя ЦПУ из-за перегрева. Другим профилактическим средством является чистка головок привода флоппи-дисков. Есть специальные наборы, которые используют чистящую жидкость для снятия отложений на головках. При чистке головок нужно быть очень осторожным, чтобы не нарушить положение головок. Избегайте использования средств сухой очистки, поскольку они абразивны и могут повредить головки во время очистки.

Клавиатуру следует регулярно чистить пылесосом для удалении грязи и мусора, которые попадают на и под клавиши. Не допускайте попадания на клавиатуру жидкостей: кофе и других напитков. Никогда не ставьте что-либо на монитор. Он должен иметь достаточную вентиляцию для рассеивания тепла.

Компьютер наиболее уязвим во время загрузки. Лучше оставить его работать в течение часа или около того, чем выключать и включать по нескольку раз.

Выберите верный ответ.

1. В микрокомпьютерных системах ЦПУ:

а) находится в ИМС микропроцессора;

б) является единственным необходимым элементом;

в) содержит память и устройства ввода-вывода;

г) делает все, указанное выше.

2. Арифметическое логическое устройство:

а) выполняет логические операции И. ИЛИ, НЕ;

б) складывает и вычитает;

в) работает с сумматором;

г) делает все указанное выше.

3. Секция ЦПУ, которая координирует все операции и запускает сигналы на шине называется:

а) АЛУ;

б) схема синхронизации и управления;

в) регистры;

г) ничего из перечисленного.

4. Схема памяти, которая стирается ультрафиолетовым светом это: