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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Zur Reparatur von Mikrocomputern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Mikrocontroller Die Zeit der Mikroprozessoren der Serien 8080, 8085, Z-80, ihrer heimischen Gegenstücke KR580, KM 1821, K1858 und anderer ähnlicher Serien ist für immer vorbei. Allerdings verwenden viele Funkamateure noch immer selbstgebaute oder industriell gefertigte Mikrocomputer, die auf Mikroprozessoren der ersten Generation basieren. Die Unternehmen betreiben weiterhin CNC-Maschinen und andere technologische Anlagen mit Steuerungen, die auf solchen Mikroprozessoren basieren. All diese Geräte fallen von Zeit zu Zeit aus. Der Autor des Artikels teilt seine Erfahrungen bei der Reparatur von Mikroprozessorgeräten. Die effektivste Methode zur Fehlerbehebung bei einem Mikrocomputer oder Mikroprozessor-Controller besteht darin, die Haupt-LSIs (einschließlich Mikroprozessor und ROM) abwechselnd durch bekanntermaßen funktionsfähige LSIs zu ersetzen. Wenn der LSI jedoch auf die Platine gelötet und nicht in das Panel eingebaut wird, erweist sich der Aufwand für seine Demontage mit fast unvermeidlicher Beschädigung der Leiterbahnen oft als nutzlos, wenn der Schuldige der Fehlfunktion ein völlig anderer Mikroschaltkreis ist. Sie können einen „verdächtigen“ Mikroprozessor vorübergehend durch einen bekanntermaßen guten ersetzen, ohne den ersten physisch aus dem Gerät zu entfernen. Es reicht aus, seine Ausgänge in einen passiven hochohmigen Zustand zu überführen, in dem sie tatsächlich von den internen Knoten der Mikroschaltung getrennt werden. Dieser Modus ist in allen Mikroprozessoren vorhanden und dient in erster Linie dazu, den direkten Datenaustausch zwischen Speicher und Ein-/Ausgabegeräten ohne Beteiligung eines Mikroprozessors zu organisieren. Aus diesem Grund wird es DMA genannt – Direct Memory Access. Bei den meisten Mikrocomputern bleibt der DMA-Modus ungenutzt und der Signaleingang der Mikroprozessorbusse in den passiven Zustand wird einfach über einen Widerstand mit dem Stromkreis verbunden. Bei den Mikroschaltungen K1858VM1, T34VM1, Z-80 ist dieser Eingang Pin 25 (BUSRQ), bei KR580VM80 Pin 13 (HOLD). Es reicht aus, es mit einer Brücke an ein gemeinsames Kabel anzuschließen, und der Mikroprozessor wird ausgeschaltet. Parallel zum passiven Standard-Mikroprozessor müssen Sie zunächst denselben nachweislich funktionsfähigen Mikroprozessor anschließen, indem Sie deren gleichnamige Ausgänge kombinieren, mit Ausnahme natürlich des Übertragungseingangs in den PMA-Modus und mehrerer Ausgänge, die keinen haben dritter Staat. Für Verbindungen können Sie flexible isolierte Drähte (z. B. MGTF-0,14) mit einer Länge von nicht mehr als 50 mm verwenden und eine Platte dafür vorsehen, um den neuen Mikroschaltkreis vor Beschädigungen beim Löten zu schützen. Beim Mikroprozessor Z-80CPU und seinen Kopien sind lediglich die Ausgänge M1 (Pin 27) und BUSAK (Pin 23) nicht hochohmig. Letzteres ist normalerweise kostenlos – überprüfen Sie dies an der Schaltung des Mikrocomputers oder an den Leiterbahnen auf seiner Platine. Der Leiter, der auf der Platine zu Pin 27 führt, muss abgeschnitten und an denselben Pin des „aufklappbaren“ Mikrocontrollers angeschlossen werden. Ebenso befassen sie sich mit ähnlichen Schlussfolgerungen von Mikroprozessoren anderer Typen. Nun werden alle Funktionen des Standard-Mikroprozessors vom zusätzlichen übernommen. Wenn dadurch der Mikrocomputer seine Arbeit wieder aufgenommen hat, ist der Verursacher des Fehlers gefunden. Da die Betriebsfähigkeit wiederhergestellt ist, überlegen Sie, ob es sinnvoll ist, den Mikroprozessor „angeschlossen“ zu lassen? Verstärken Sie temporäre Lötstellen und verstärken und isolieren Sie das Panel, um versehentliche Kurzschlüsse zu vermeiden. Nachdem Sie sich entschieden haben, einen fehlerhaften Mikroschaltkreis vollständig auszutauschen, ist es am besten, jeden seiner Ausgänge mit speziell geschärften Drahtschneidern abzubeißen (ihre Schwämme müssen zwischen den Ausgängen hindurchgehen) und dann nach dem Entfernen des Mikroschaltkreises die Befestigungslöcher nacheinander zu reinigen Reste seiner Produktion. Wenn der Fehler weiterhin besteht, überprüfen Sie die anderen Mikroschaltungen wie oben beschrieben. Chips von RAM, ROM und vielen Schnittstellen-LSIs können in einen passiven Zustand geschaltet werden, indem an ihrem CS-Eingang (Chip Select) ein hoher Logikpegel eingestellt wird. Um den LSI eines dynamischen Single-Bit-RAM auszuschalten, genügt es, die Leiterbahn zu durchtrennen, die zu seinem einzigen Ausgang führt. Natürlich muss die Aufgabe kreativ angegangen werden und dabei die Besonderheiten bestimmter Mikroschaltungen berücksichtigt werden. Einige von ihnen (K588-Serie) haben beispielsweise eine andere Funktion des CS-Eingangs. Bei anderen wird die erforderliche Eingabe anders benannt (CE, OE). Durch einen vorübergehenden ROM-Austausch kann der Mikroprozessor des zu testenden Mikrocomputers dazu gezwungen werden, ein speziell entwickeltes Testprogramm auszuführen, das dabei hilft, Fehler zu identifizieren und zu lokalisieren. Nachdem der Mikrocontroller oder ein anderes LSI in einen passiven Zustand versetzt wurde, kann es sinnvoll sein, die Spannungspegel an den freigegebenen Ausgängen mit einem Voltmeter oder einem Oszilloskop zu messen, noch bevor die „Zweitstudie“ angeschlossen wird. Wenn ein solcher Ausgang nur mit den hochohmigen Eingängen von CMOS-Mikroschaltungen verbunden ist, können die Messwerte des Voltmeters beliebig sein, alles hängt vom Eingangswiderstand des letzteren und dem Leckstrom sowohl innerhalb der Mikroschaltungen als auch zwischen den Leiterbahnen ab Die Tafel. Wenn ein oder mehrere Eingänge von TTL-Mikroschaltungen mit dem passiven Ausgang verbunden sind, muss die Spannung innerhalb von 1 ... 2 V liegen. Das Vorhandensein von Widerständen in dem mit dem Energiebus oder einem gemeinsamen Kabel verbundenen Stromkreis führt zur Einstellung des entsprechenden Potenzial. In jedem Fall ist es sinnvoll sicherzustellen, dass die Spannungspegel an allen Pins, beispielsweise am Datenbus eines nicht angeschlossenen LSI, ungefähr gleich sind. Ein wesentlicher Unterschied ist ein Grund, über die entsprechenden Schaltungen nachzudenken und sie sorgfältig zu prüfen. Der schwierigste Fall ist, wenn mehrere Ausgänge verschiedener Mikroschaltungen an dieselbe Schaltung angeschlossen sind. In einem normal funktionierenden Gerät sind sie niemals gleichzeitig aktiv. Eine Verletzung dieser Bedingung aufgrund einer Fehlfunktion der Steuerschaltungen oder einer Entschlüsselung der Adresse einer oder mehrerer Mikroschaltungen führt häufig zum Ausfall des gesamten Mikrocomputers. In der Beschreibung des Z-80CPU-Mikroprozessors heißt es, dass sich alle seine Ausgänge während der Betätigung des RESET-Signals in einem hochohmigen Zustand befinden. Tatsächlich ist dies (zumindest bei seinen heimischen Gegenstücken) nicht der Fall: Das erwähnte Signal setzt niedrige Logikpegel an den Ausgängen. Wenn Sie den Mikroprozessor in den DMA-Modus versetzen, können Sie an seine Busse eine Testkonsole mit Schaltern anschließen, die die Adress- und Steuersignale einstellen, sowie eine LED-Anzeige für den Status des Adressbusses. Mit Hilfe einer solchen Fernbedienung können Sie schnell den Speicher und viele Ein-/Ausgabegeräte des Mikrocomputers überprüfen. Die im statischen RAM (auf Chips der Serien K537, K541, K132) gespeicherten Informationen ermöglichen Ihnen mit der Fernbedienung das Lesen und Schreiben ohne zeitliche Begrenzung. Bitte beachten Sie jedoch, dass ein gestoppter Z-80CPU-Mikroprozessor keine Signale mehr generiert, um den Inhalt des dynamischen RAM (normalerweise bei Mikroschaltungen der K565-Serie) wiederherzustellen, und die dort gespeicherten Daten verloren gehen. Obwohl bei Mikrocomputern auf Mikroprozessoren anderer Serien die dynamische Speicherregeneration normalerweise vom Videoadapter oder dem LIS des PDP-Controllers (KR580VT57) übernommen wird, sind für dessen korrekten Betrieb möglicherweise Mikroprozessorbefehle erforderlich. Abschließend erzähle ich Ihnen von der Reparatur des Delta-S-02-Mikrocomputers, bei dem der Mikroprozessor und das ROM im PDP-Modus in die LSI-Platine eingelötet sind. Äußerlich äußerte sich der Mangel darin, dass beim Einschalten des Mikrocomputers auf dem Bildschirm des daran angeschlossenen Fernsehers nur ein schwarzer Rahmen mit weißem Rand erschien. Bevor die üblichen Anfangsmeldungen und Begrüßungsbildschirme angezeigt wurden, „hängte“ der Mikrocomputer auf. Das Ersetzen des K1858BM1-Mikroprozessors durch einen „montierten“ gemäß der oben genannten Methode führte zu keinem Ergebnis. Die Leistungsfähigkeit des Mikroprozessors ergab sich jedoch schon vor dieser Prüfung aus der teilweisen Durchführung des Initialisierungsvorgangs – nach längerem Drücken der „Reset“-Taste waren auf dem Bildschirm herunterlaufende Streifen auf schwarzem Hintergrund sichtbar. Die Renovierung wurde auf etwas exotische Weise fortgesetzt. Ein weiteres, wartungsfähiges Spectrum wurde über den Systemstecker mit dem Delta verbunden, dessen Mikroprozessor durch Verbinden des BUSRQ-Eingangs mit einem gemeinsamen Kabel gestoppt wurde. Das im Stecker fehlende M1-Signal wurde über eine separate Leitung von einem Mikrocomputer zum anderen weitergeleitet. Das Delta-ROM wurde über die CS-Schaltung gesperrt, und das RAM wurde durch eine Lesepuffersperre gesperrt, sodass das Schreiben darauf parallel zum Schreiben in das RAM eines funktionierenden Mikrocomputers möglich blieb, der Mikroprozessor jedoch nur Daten aus diesem lesen konnte . In dieses System wurde das BASIC-Programm zum Testen des Bildschirmbereichs des RAM geladen. Das Ergebnis seiner Arbeit konnte auf dem Bildschirm beobachtet werden, der an den Ausgang eines defekten Mikrocomputer-Fernsehgeräts angeschlossen war. Dadurch konnte die Störung erkannt werden: beim Schreiben des Protokolls. 1 im DD27-Chip des Delta-RAM, erschien es gleichzeitig in einem ähnlichen DD31-Chip. Obwohl es nicht möglich war, die Ursache des Phänomens zu finden, konnte die Fehlfunktion ohne Austausch der Mikroschaltung behoben werden. Es erwies sich als ausreichend, die Signalamplitude um 30 % zu reduzieren und damit die Störungen an Pin 2 (Informationseingang) der DD31-Mikroschaltung. Dies geschah mit einem Spannungsteiler aus 2- und 5,6-kΩ-Widerständen. Eine kleine Ergänzung für die Reparaturdienstleistungen von Unternehmen. Die gebräuchlichsten Racks in CNC-Systemen 2R22,2U22,2S42, die auf dem wichtigsten inländischen Allzweck-Mikrocomputer „Electronics-60“ basieren, haben eine Maschinenlinie mit genau der gleichen Organisation wie CNC-Drehmaschinen, die auf dem Mikrocomputer „Electronics NTs-31“ basieren. Deshalb , Reparaturständer, die für eines dieser Systeme konzipiert sind, passen auch auf andere. Es müssen lediglich Adapter mit den entsprechenden Anschlüssen hergestellt werden, wobei die unterschiedlichen Namen mehrerer Steuerkreise mit ähnlicher Funktion zu berücksichtigen sind. Autor: V.Smirnov, Nischni Nowgorod
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