21.09.2016 Памятка по поиску проблем в цифровых устройствах
Перед нами плата и она не работает. Что делать?
Содержание |
Питание !!!
Питание - наиболее распространённая проблема. Начинать надо с напряжения питания, подаваемого на плату.
Если перепутана полярность, платы без защиты могут просто сгореть. Дальше нужно проверить номинал питания. Обычно требуемое напряжение подписано прямо на плате около разъёма питания.
Как правило, из подаваемого на плату первичного питания внутри формируется несколько номиналов вторичного питания. Все эти вторичные линии питания зависят от схемотехники платы. Если принципиальная схема есть, можно разобраться по ней.
Но обычно проверить питание несложно даже для платы, на которую отсутствует принципиальная схема. Нужно найти основные элементы - микросхемы, микросборки, найти на них документацию и по документации проверить плату.
Присмотритесь к используемым компонентам. На микросхемах есть маркировка, по которой обычно можно найти документацию. Рассмотрим в качестве примера вот такую плату:
На данной плате видна чёрная микросхема:
Маркировку сложно разобрать, но там написано FT2232HL. Гугл даёт ссылку на даташит: http://www.ftdichip.com/Documents/DataSheets/ICs/DS_FT2232H.pdf.
В даташите можно увидеть табличку с выводами питания:
Из таблички видно, что выводов питания много, есть разные номиналы. Нужно проверить номиналы питания на всех выводах, если что-то не соответствует - искать причину.
Нумерацию выводов можно найти в том же документе:
Всё стандартно - в прямоугольных корпусах, если смотреть сверху, выводы нумеруются по-порядку против часовой стрелки. Первый вывод обозначен кружком на корпусе.
Ещё на плате есть модуль, обозначенный, как Geos-3R.
Его документацию также несложной найти гуглом: http://www.geostar-navi.com/file/geos3/user_manual_geos-3_3m_rev1_6_rus.pdf. Надо изучить этот документ, раздел "Входные/выходные сигналы". Вот выводы питания:
Номиналы напряжения питания также должны соответствовать документации.
С питанием может быть связана дополнительная проблема, вызванная недостаточным током в источнике питания. Если пользоваться лабораторным блоком питания, можно регулировать ток срабатывания защиты. При недостаточном токе плата работать не будет, загорится индикатор перегрузки. А номиналы питания будут меньше ожидаемых. Слишком низкий ток питания - часто возникающая на практике проблема, поэтому её стоит упомянуть.
Reset !!!
Вторая по частоте возникновения проблема - нахождение устройства в одном из нерабочих режимов. У цифровых устройств, как правило, есть сигнал сброса Reset, который останавливает функционирование схемы. Кроме того, современные схемы обычно поддерживают различные режимы энергосбережения, которые могут активизироваться внешними сигналами. Если микросхема находится в сбросе, либо в ждущем режиме, ждать от неё реакции бесполезно.
Для определения выводов сброса и подобных им сигналов необходимо снова изучить документацию.
Продолжим исследование той же платы.
В документации на микросхему FT2232HL можно найти следующие сигналы:
Сигнал RESET - вход сигнала сброса. Написано INPUT - значит это входной сигнал. Туда внешние цепи на плате должны подать сигнал требуемого уровня. Какой это уровень? Написано "Active low". Это означает, что активным сигнал сброса будет при низком уровне напряжения. Значит, пока на входе RESET уровень низкий, микросхема FT2232 работать не будет. Если это так, надо искать причину.
Два следующих вывода - PWREN и SUSPEND имеют отношение к активному/неактивному состоянию микросхемы. Но это выходы (OUTPUT), значит их формирует сама микросхема FT2232 и управлять режимом, подавая на эти выводы напряжение, нельзя. Можно только узнать состояние.
Последний вывод PWRSAV. Если туда подать 0 (низкий уровень), микросхема перейдёт в режим энергосбережения и работать не будет. Если это так, надо искать причину в окружающих электрических цепях.
Есть сигналы сброса и у модуля Geos-3R:
Вход 7 - ON/OFF. В описании ниже написано, что в рабочем режиме на этом выводе должен быть высокий уровень.
Вход 13 - NRESET. Аналогично FTDI, написано "Активный уровень: низкий". Значит, чтобы модуль не находился в режиме сброса, надо подать высокий уровень.
Клоки !!!
Практически все цифровые схемы - синхронные, для их функционирования необходим тактовый сигнал. Тактовый сигнал может быть как внутренним, формируемым самой микросхемой, так и внешним. Найти его можно также в документации.
Из документации на FTDI следует, что эта микросхема сама формирует себе тактовый сигнал. Схема формирователя следующая:
Такое подключение кварцевого резонатора встречается часто. Скорее всего, в микросхеме реализована схема Пирса на логическом элементе, подробности можно посмотреть здесь: http://www.ccas.ru/strijov/papers/gen_prym.pdf
Нужно осциллографом посмотреть напряжение на выводах, должны быть колебания с частотой, соответствующей номиналу кварцевого резонатора (или одной из его гармоник). Без этого тактового сигнала работа схемы невозможна.
В документации на модуль Geos-3R внешних тактовых сигналов не обнаружено, поэтому проверять нечего.
Интерфейсы !!!
Допустим, все предыдущие пункты выполнены. Но как мы узнаем, что устройство работает? Если у устройства нет пользовательского интерфейса, то у него должны быть какие-либо электрические интерфейсы для подключения внешних устройств. Эти интерфейсы индивидуальны для каждого устройства, нужно разбираться по месту.
Осмотр платы показал только один интерфейсный разъём - USB. Осциллографом данный интерфейс исследовать сложно. Если его подключить к компьютеру, в системе должно появиться новое устройство. В Linux появление устройства можно обнаружить по сообщениям команды dmesg. Стандарт USB предполагает осуществление процесса, называемого Enumeration. Этот процесс содержит несколько этапов с передачей данных об устройстве в компьютер. Если в процессе enumeration произойдёт ошибка, в сообщениях dmesg это отобразится.
Далее выясняем, что такое FT2232. Это преобразователь UART в USB. Значит, на выходе микросхемы FTDI есть интерфейс UART. В данной микросхеме их даже два. Подробнее про UART можно почитать здесь: https://ru.wikipedia.org/wiki/Универсальный_асинхронный_приёмопередатчик. Важно то, что в данном интерфейсе есть, как минимум, два сигнала Rx и Tx - для передачи в одно и другую сторону. Эти сигналы можно проанализировать осциллографом.
В документации на FT2232 есть описание выводов UART:
Интерфейс UART в данной схеме со всей очевидностью идёт в модуль Geos-3R. По его документации сигналы UART следующие:
Два порта - в FTDI, два порта - в Geos-3R, очевидно, что они соединены друг с другом.
При включении питания Geos-3 должен начать выдавать сообщения по UART, что можно увидеть осциллографом. Заодно оценить скорость передачи, что необходимо для настройки портов. Если данные передаются (есть прямоугольные импульсы), всё хорошо. Если нет - надо искать проблему.
Заключение
В заключении следует отметить, что элементная база сейчас надёжная, просто так не сгорает. Поэтому преждевременно делать вывод о том, что "спалили микросхему", "это всё статика", "кто так плату феном греет" не стоит. Обычно проверки списка из чётырёх пунктов выше достаточно, чтобы плата запустилась.
[ Хронологический вид ]Комментарии
Войдите, чтобы комментировать.