Особенности монтажа микропроцессорных устройств кратко

Обновлено: 04.07.2024

Цель производственной практики :

формирование и улучшение профессиональных знаний и умений студентов по организации, проведении ремонтных работ с компьютерной техникой.

Практика направлена на:

закрепление полученных теоретических знаний на основе практического участия в деятельности организаций;

приобретение опыта профессиональной деятельности и самостоятельной работы,

сбор, анализ и обобщение материалов для подготовки материалов отчета по практике, а также курсовой и дипломной работ.

адаптация студента к реальным условиям работы в различных учреждениях и организациях

Предметная область предприятия:

Государственное автономное стационарное учреждение социального обслуживания системы социальной защиты населения - Режевской дом-интернат для престарелых и инвалидов.

Используемое оборудование на предприятия.

В сервисном сервисе использовались оборудование :

Программное обеспечение.(Linux,Windows10 и 7).

Серверные и офисные системные блоки.

Принтер и сканер (Canon,Xerox.)

1 Ознакомление с предприятием.

Ознакомление с предприятием:

Проведение инструктажа по технике безопасности.

Изучение структуры организации и взаимосвязи подразделений.

Основная деятельность организации.

Организация рабочего места техника и мероприятий по обеспечению безопасности.

Рисунок 1 - структуру организации

2 Установка микропроцессорной системы

Выполнил работу по установке микропроцессорной системы, для начала установил системный блок так, чтобы вокруг него имелось пустое пространство для свободной циркуляции воздуха и охлаждения компонентов компьютера его вентиляторами. Потом подключил монитор порт VGA, мышку в порт PS/2 клавиатуру порт PS/2, акустическую систему к системному блоку, а сам ПК к источник бесперебойного питания. Монитор поставил так, что бы расстояние было 40-50 см до глаз, клавиатуру расположить так, что бы было удобно. Подключить принтер и сканер в порты USB 3.0.,подключил интернет кабель в порт Ethernet (см. Рисунок 2)

Рисунок 2 - Установка микропроцессорной системы

3 Тестирование и отладка микропроцессорной системы

Сроки и качество тестирования и отладки системы зависят от средств отладки. Чем совершеннее приборы, имеющиеся в распоряжении инженера-разработчика, тем скорее можно начать отладку аппаратуры и программ и тем быстрее обнаружить и устранить ошибки, обнаружение и устранение которых на более поздних этапах проектирования обойдется гораздо дороже.

Проверка содержимого системного блока через ОС (см. Рисунок 3)

Рисунок 3 – содержимое ПК с помощью ОС

Мне нужно проверить содержимое ПК, его температуру и жесткий диск.

Проверка содержимого системного блока и температуру комплектующих через программу Speccy (см. Рисунок 4).

Рисунок 4 - содержимое ПК с помощью программы Speccy.

Далее я проверил жесткий диск с помощью программы HD Tune, он выявил только один битый блок, но это не страшно так как для неисправности ЖД их должно быть намного больше и показал температуру диска (см. Рисунок 5).

Симулятор - программное средство, способное имитировать работу микроконтроллера и его памяти.

Отладочный монитор - специальная программа, загружаемая в память отлаживаемой системы. Она вынуждает процессор пользователя производить, кроме прикладной задачи, еще и отладочные функции:

- Загрузку прикладных кодов пользователя в свободную от монитора память;

- Установку точек останова;

- Запуск и останов загруженной программы в реальном времени;

- Проход программы пользователя по шагам;

- Просмотр, редактирование содержимого памяти и управляющих регистров.

Внутрисхемный эмулятор – программно-аппаратное средство, способное замещать собой эмулируемый процессор в реальной схеме.

Отладчик является своеобразным мостом между разработчиком и отладочным средством. Состав и объем информации, проходящей через средства ввода-вывода, доступность ее для восприятия, контроля, и, при необходимости, для коррекции и модификации напрямую зависят от свойств и качества отладчика.

Логические анализаторы — контрольно-измерительные приборы, предназначенные для сбора данных о поведении дискретных систем, для обработки этих данных и представления их человеку на различных уровнях абстракции. Они работают независимо и незаметно для испытуемых дискретных систем и применяются для их отладки и диагностирования МПС на всех этапах жизненного цикла.

Эмулятор ПЗУ - программно-аппаратное средство, позволяющее замещать ПЗУ на отлаживаемой плате, и подставляющее вместо него ОЗУ, в которое может быть загружена программа с компьютера через один из стандартных каналов связи.

Общая структура МПС.

Микропроцессор - центральная часть любой микропроцессорной системы (МПС) - включает в себя АЛУ и ЦУУ. реализующее командный цикл. МП может функционировать только в составе МПС. включающей в себя, кроме МП. память, устройства ввода вывода, вспомогательные схемы (тактовый генератор, контроллеры прерываний и ПДП. шинные формирователи, регистры-защелки и др.).

В любой МПС можно выделить следующие основные части (подсистемы):

- внешние устройства (внешние ЗУ + устройства ввода вывода);

- подсистему прямого доступа в память.

Рис. 1.1. Структура МПС с интерфейсом "Общая шина"

Микропроцессор (МП) — это программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации — ее перемещения, осуществления арифметических и логических операций по командам, которые он считывает из памяти.

Монтаж МПС.

Включает в себя следующие этапы:

- Установка и подключение управляющих микропроцессорных контроллеров в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

- Монтаж системы заземления микропроцессорной техники. Подготовка к проведению измерений.

- Монтаж соединительных муфт и разветвительных коммутационных устройств.

- Подключение и проведение тестирования входящих в системы микропроцессорной техники устройств отображения информации: видеотерминалов, алфавитно-цифровых дисплеев и т.п.

- Выявление и устранение дефектов в работе приборов

- Установка микропроцессорных устройств релейной защиты.

- Выявление и устранение дефектов в работе аппаратуры.

- ПНР смонтированного оборудования.

На каждом этапе проектирования микропроцессорной системы могут быть внесены неисправности людьми и приняты неверный проектные решения. Кроме того, в аппаратуре могут возникнуть дефекты. Средства отладки и диагностирования призваны обнаружить эти ошибки на самых ранних этапах. Под диагностикой будем понимать процесс определения причины появления ошибки по результатам тестирования, а под отладкой – процесс обнаружения ошибок и определение источников их появления по результатам тестирования при проектировании МПС. Отладка аппаратуры предполагает проверку отдельных устройств микропроцессорной системы — процессора, ОЗУ, контроллеров — путем подачи тестовых входных воздействий и съема ответных реакций. Тестовые входные воздействия и ответные реакции определяются исходя из спецификаций на устройств, а также структурных схем устройств. При этом проверяются реальная аппаратура прототипа, спецификации, структурные схем, отлаживаются тесты. Отладка программ микропроцессорной системы проводится, как правило, на тех же ЭВМ, на которых велась разработка программ, и на том же языке программирования, на котором написаны отлаживаемые программы. Она может быть начата даже при отсутствии аппаратуры микропроцессорной системы. При этом в системном программном обеспечении ЭВМ должны находиться программы (интерпретаторы или эмуляторы), моделирующие функции отсутствующих аппаратурных средств. Кроме того, при отладке программ может отсутствовать внешняя среда микропроцессорной системы, которую необходимо также моделировать.

К традиционным методам комплексной отладки аппаратуры и программного обеспечения микропроцессорных систем можно отнести следующие:

1. схемная эмуляция, в том числе внутрисхемная, а также с использованием

режима ONCE (у микроконтроллеров фирмы Intel);

2. эмуляция памяти программ;

3. использование внутренних специальных средств микропроцессорных БИС

(например, BDM порта микроконтроллеров фирмы Motorola);

4. использование внешних относительно целевой БИС аппаратных средств,

размещаемых на плате микропроцессорного контроллера;

5. использование супервизора отладки, присоединяемого к плате

микропроцессорного контроллера на период отладки;

(разрабатывается в последнее время в качестве метода комплексной отладки).

Средствами отладки являются приборы, комплексы и программы, которые должны:

1. управлять поведением системы или (и) ее модели на различных уровнях

2. собирать информацию о поведении системы или (и) ее модели,

обрабатывать и представлять на различных уровнях абстракции;

3. преобразовывать системы, придавать им свойства контролепригодности

4. моделировать поведение внешней среды проектируемой системы.

Под управлением поведением системы или ее модели понимаются определение и подача входных воздействий для запуска или останова, для перевода в конкретное состояние последних.

Средства отладки и диагностирования.

В целом средства отладки и диагностирования можно разделить на 2 основные группы:

1. Программные симуляторы

2. Мониторы отладки

3. Интегрированная среда разработки

1. Внутрисхемные эмуляторы

2. Платы развития (оценочные платы)

3. Эмуляторы ПЗУ

4. Логические анализаторы

5. Сигнатурные анализаторы

6. Комплексы диагностирования

Совокупность аппаратурных и программных средств, предназначенных для контроля работоспособности МПС, будем называть нструментальными средствами разработкии и отладки МПС. Инструментальные средства решают задачи генерации входных воздействий, генерации выходных реакций, регистрации выходных реакций МПС, сравнения выходных реакций и анализа результатов контроля. Метод аппаратной отладки относится к наиболее распространенным методам отладки устройств с микропроцессорами или микроконтроллерами, применение которых возможно с начальных стадий проектирования. Суть этого метода состоит в том, что программа отлаживается в реальном масштабе времени, а механизм отладки для нее прозрачен. Вся отладка выполняется на компьютере в удобном для пользователя виде.

Заключение.

Небольшие проекты можно, по всей видимости, разрабатывать только с помощью симулятора и ПЗУ-монитора, прибегая к помощи эмуляторов лишь в крайних случаях при решении сложных проблем. И в самом деле, в состав многих моделирующих пакетов сейчас входят версии симуляторов на базе мониторов. В проектах, где характеристики реального времени не являются главными, возможностей отладчика, входящего в состав симулятора, может быть вполне достаточно. Для более крупных проектов или проектов с жесткими требованиями реального времени лучшим вариантом, вероятно, будет отладчик их набора средств эмулятора.

Цель производственной практики :

Практика направлена на:

закрепление полученных теоретических знаний на основе практического участия в деятельности организаций;

приобретение опыта профессиональной деятельности и самостоятельной работы,

адаптация студента к реальным условиям работы в различных учреждениях и организациях

Предметная область предприятия:

Используемое оборудование на предприятия.

В сервисном сервисе использовались оборудование :

Программное обеспечение.(Linux,Windows10 и 7).

Серверные и офисные системные блоки.

Принтер и сканер (Canon,Xerox.)

1 Ознакомление с предприятием.

Ознакомление с предприятием:

Проведение инструктажа по технике безопасности.

Изучение структуры организации и взаимосвязи подразделений.

Основная деятельность организации.

Организация рабочего места техника и мероприятий по обеспечению безопасности.

Рисунок 1 - структуру организации

2 Установка микропроцессорной системы

Рисунок 2 - Установка микропроцессорной системы

3 Тестирование и отладка микропроцессорной системы

Проверка содержимого системного блока через ОС (см. Рисунок 3)

Рисунок 3 – содержимое ПК с помощью ОС

Мне нужно проверить содержимое ПК, его температуру и жесткий диск.

Проверка содержимого системного блока и температуру комплектующих через программу Speccy (см. Рисунок 4).

Рисунок 4 - содержимое ПК с помощью программы Speccy.

Микропроцессорные системы по своей сложности, требованиям и функциям могут значительно отличаться надежностными параметрами, объемом программных средств, быть однопроцессорными и многопроцессорными, построенными на одном типе микропроцессорного набора или нескольких, и т.д. В связи с этим процесс проектирования может видоизменяться в зависимости от требований, предъявляемых к системам. Например, процесс проектирования МПС, отличающихся одна от другой содержанием ПЗУ, будет состоять из разработки программ и изготовления ПЗУ.

При проектировании многопроцессорных микропроцессорных систем, содержащих несколько типов микропроцессорных наборов, необходимо решать вопросы организации памяти, взаимодействия с процессорами, организации обмена между устройствами системы и внешней средой, согласования функционирования устройств, имеющих различную скорость работы, и т. д. Ниже приведена примерная последовательность этапов, типичных для создания микропроцессорной системы:
1. Формализация требований к системе.
2. Разработка структуры и архитектуры системы.
3. Разработка и изготовление аппаратных средств и программного обеспечения системы.
4. Комплексная отладка и приемосдаточные испытания.

Этап 1. На этом этапе составляются внешние спецификации, перечисляются функции системы, формализуется техническое задание (ТЗ) на систему, формально излагаются замыслы разработчика в официальной документации.

Этап 2. На данном этапе определяются функции отдельных устройств и программных средств, выбираются микропроцессорные наборы, на базе которых будет реализована система, определяются взаимодействие между аппаратными и программными средствами, временные характеристики отдельных устройств и программ.

Этап 3. После определения функций, реализуемых аппаратурой, и функций, реализуемых программами, схемотехники и программисты одновременно приступают к разработке и изготовлению соответственно опытного образца и программных средств. Разработка и изготовление аппаратуры состоят из разработки структурных и принципиальных схем, изготовления прототипа, автономной отладки.
Разработка программ состоит из разработки алгоритмов; написания текста исходных программ; трансляции исходных программ в объектные программы; автономной отладки.

Этап 4. см. Комплексная отладка.

На каждом этапе проектирования МПС людьми могут быть внесены неисправности и приняты неверные проектные решения. Кроме того, в аппаратуре могут возникнуть дефекты.

Источники ошибок

Рассмотрим источники ошибок на первых трех этапах проектирования.

Этап 1. На этом этапе источниками ошибок могут быть: логическая несогласованность требований, упущения, неточности алгоритма.

Этап 2. На данном этапе источниками ошибок могут быть: упущения функций, несогласованность протокола взаимодействия аппаратуры и программ, неверный выбор микропроцессорных наборов, неточности алгоритмов, неверная интерпретация технических требований, упущение некоторых информационных потоков.

Этап 3. На этом этапе источниками ошибок могут быть: при разработке аппаратуры - упущения некоторых функций, неверная интерпретация технических требований, недоработка в схемах синхронизации, нарушение правил проектирования; при изготовлении прототипа - неисправности комплектующих изделий, неисправности монтажа и сборки; при разработке программных средств - упущения некоторых функций технического задания, неточности в алгоритмах, неточности кодирования.

Каждый из перечисленных источников ошибки может породить большое число субъективных или физических неисправностей, которые необходимо локализовать и устранить. Обнаружение ошибки и локализация неисправности являются сложной задачей по нескольким причинам: во-первых, из-за большого числа неисправностей; во-вторых, из-за того, что различные неисправности могут проявляться одинаковым образом. Так как отсутствуют модели субъективных неисправностей, указанная задача не формализована. Имеются определенные успехи в области создания методов и средств обнаружения ошибок и локализации физических неисправностей. Эти методы и средства широко используются для проверки работоспособного состояния и диагностики неисправностей дискретных систем при проектировании, производстве и эксплуатации последних.

Субъективные неисправности отличаются от физических тем, что после обнаружения, локализации и коррекции больше не возникают. Однако, как следует из перечня источников ошибок, субъективные неисправности могут быть внесены на этапе разработки спецификации системы, а это означает, что даже после самых тщательных испытаний системы на соответствие ее внешним спецификациям в системе могут находиться субъективные неисправности.

Процесс проектирования - итерационный процесс. Неисправности, обнаруженные на этапе приемосдаточных испытаний, могут привести к коррекции спецификаций, а следовательно, к началу проектирования всей системы. Обнаруживать неисправности необходимо как можно раньше, для этого надо контролировать корректность проекта на каждом этапе разработки.

Проверка правильности проекта

Основные методы контроля правильности проектирования следующие: верификация - формальные методы доказательства корректности проекта; моделирование; тестирование.

Существует много работ по верификации программного обеспечения, микропрограмм, аппаратуры. Однако эти работы носят теоретический характер. На практике пока используют моделирование поведения объекта и тестирование.

Для контроля корректности проекта на каждом этапе проектирования необходимо проводить моделирование на различных уровнях абстрактного представления системы и проверку правильности реализации заданной модели путем тестирования. На этапе формализации требований контроль корректности особо необходим, поскольку многие цели проектирования не формализуются или не могут быть формализованы в принципе. Функциональная спецификация может анализироваться коллективом экспертов или моделироваться и проверяться в опытном порядке для выявления, достигаются ли желаемые цели. После утверждения функциональной спецификации начинается разработка функциональных тестовых программ, предназначенных для установления правильности функционирования системы в соответствии с ее функциональной спецификацией. В идеальном случае разрабатываются тесты, целиком основанные на этой спецификации и дающие возможность проверки любой реализации системы, которая объявляется способной выполнять функции, оговоренные в спецификации. Этот способ - полная противоположность другим, где тесты строятся применительно к конкретным реализациям. Независимая от реализации функциональная проверка обычно заманчива лишь в теоретическом плане, но практического значения не имеет из-за высокой степени общности.

Автоматизация утомительной работы по составлению тестовых программ не только сокращает продолжительность периода конструирования/отладки за счет получения тестовых программ на этапе конструирования (поскольку они могут быть сгенерированы сразу после формирования требований к системе), но и позволяет проектировщику изменять спецификации, не заботясь о переписывании всех тестовых программ заново. Однако на практике разработке тестов часто присваивают более низкий приоритет по сравнению с проектом, поэтому тестовые программы появляются значительно позже его завершения. Но даже если детальные тесты оказываются подготовленными, часто практически нецелесообразно запускать их на имитаторе, так как детальное моделирование требует больших затрат средств на разработку программ и времени на вычисление, в результате большая часть работы по отладке должна откладываться до момента создания прототипа системы.

После обнаружения ошибки должен быть локализован ее источник, чтобы провести коррекцию на соответствующем уровне абстрактного представления системы и в соответствующем месте. Ложное определение источника ошибки или проведение коррекций на другом уровне абстрактного представления системы приводит к тому, что информация о системе на верхних уровнях становится ошибочной и не может быть использована для дальнейшей отладки при производстве и эксплуатации системы. Например, если неисправность внесена в исходный текст программы, написанной на языке ассемблера, а коррекция проведена в объектном коде, то дальнейшая отладка программы ведется в объектном коде; при этом все преимущества написания программы на языке ассемблера сводятся на нет.

Читайте также: