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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Analisador lógico do decodificador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador Como entender o funcionamento de um dispositivo em que são utilizados FPGAs ou VLSIs personalizados, sem ter uma descrição detalhada do mesmo? Apenas analisando os sinais nas entradas e saídas de microcircuitos e pinos conectores. O dispositivo proposto pode ajudar nisso. Em alguns casos, ele substituirá com sucesso um osciloscópio de armazenamento digital multicanal. Com a ajuda do analisador, o autor do artigo conseguiu consertar vários consoles de videogame. O processador de um sistema de computação típico tem acesso a cada um dos chips de memória e a todas as portas de entrada/saída. Voltando-se para eles, expõe uma certa combinação de níveis lógicos nos barramentos de endereço e controle. O sinal de seleção do dispositivo (chip de memória ou registrador de E/S) forma um decodificador de endereço (DA), que geralmente realiza uma operação AND lógica nos valores direto e inverso dos sinais do processador. Em equipamentos modernos, os DAs são frequentemente colocados dentro de FPGAs e microcircuitos personalizados com lógica de operação desconhecida do usuário. Às vezes, dispositivos com falha com esses microcircuitos podem ser reparados substituindo o DA interno com falha por um externo feito por você mesmo, montado com as peças disponíveis. Mas para isso, antes de tudo, é necessário determinar quais sinais do sistema processador são alimentados nas entradas do DA. Tendo um dispositivo útil semelhante ao que está sendo reparado, você pode usar um osciloscópio de armazenamento digital multicanal para remover e analisar cuidadosamente os diagramas de temporização de vários sinais. No entanto, isso levará muito tempo e paciência. Em alguns casos, é mais fácil usar o analisador lógico do decodificador (doravante denominado analisador), cujo diagrama é mostrado na Fig. 1. Aplicando um sinal de saída SIM à sua entrada "CS" e conectando a entrada "ADR" sucessivamente a vários circuitos do dispositivo em teste, é possível encontrar rapidamente os sinais envolvidos na operação do decodificador e determinar sua polaridade. A análise é baseada no fato de que o sinal aplicado à entrada "ADR" com alta probabilidade pertence ao número da entrada SIM, se seu nível lógico for o mesmo no início de cada pulso na entrada "CS" e permanecer inalterado durante todo o pulso.
Tradicionalmente, na maioria dos sistemas microprocessados, o nível ativo na saída SIM é baixo. Mas exceções são possíveis. A chave SA1 permite selecionar como ativo um nível de sinal alto ou baixo na entrada "CS". Dependendo de sua posição, o elemento DD1.3 inverte ou não inverte o sinal. Antes de comparar os níveis de sinal nas entradas "CS" e "ADR", os elementos DD3.1, DD3.2 e DD1.4 atrasam o último em várias dezenas de nanossegundos. Isso compensa o atraso no DA analisado e no elemento DD1.3. A comparação em si é realizada pelos elementos DD3.3 e DD3.4, cujos pulsos nas saídas aparecem apenas se os sinais de entrada não coincidirem no tempo. Os circuitos R5C3 e R6C4 suprimem as emissões de curto prazo (as chamadas "agulhas") causadas por transientes. Dois flip-flops RS são montados a partir dos elementos do chip DD5. Uma das entradas de cada um recebe pulsos do nó de comparação correspondente, a outra - do gerador de pulsos de reset nos elementos DD1.1, DD1.2. A redefinição periódica dos gatilhos permite monitorar a dinâmica do processo em estudo. Reinicie o ciclo de trabalho do pulso - 500... 1000, período de repetição - 80... 120 ms. Graças ao uso do chip DD1 da série KR1533, o valor do resistor R3 foi escolhido bastante grande (pelos padrões TTL), o que possibilitou reduzir a capacitância do capacitor C1. O contador DD4 serve como um detector de mudança de sinal na entrada "ADR". Se entre dois pulsos de reset da saída do elemento DD3.1 pelo menos dois pulsos chegarem à entrada 5 DD4, o nível alto estabelecido na saída 2 do contador irá para as entradas dos elementos DD2.3 e DD3.4 , permitindo que o estado dos disparos seja indicado pelos LEDs HL1, HL2 antes da chegada do próximo pulso de reset à entrada R do contador. O acendimento simultâneo dos LEDs significa que o sinal aplicado na entrada "ADR" não participa da operação do DA analisado. Se apenas um dos LEDs estiver aceso (às vezes com uma "piscada"), o nível do sinal na entrada "CS" está ativo quando o nível do sinal na entrada "ADR" for baixo (HL1 está ligado) ou alto (HL2 é sobre). Com um nível lógico constante do sinal na entrada "ADR" (por exemplo, quando esta entrada não está conectada em nenhum lugar), o estado do contador DD4 permanece zero e os indicadores são apagados. A prática tem mostrado que tal bloqueio reduz significativamente a probabilidade de falsas leituras do analisador. Os resistores de baixa resistência R1 e R2 são conectados em série aos circuitos de entrada do analisador. Eles são necessários para eliminar o "ringing" nas diferenças dos sinais analisados, que ocorre com fios de conexão longos. Se for necessária a proteção de entradas de altas tensões positivas e negativas, os diodos VD3-VD6 são instalados no analisador, mostrados no diagrama (Fig. 1) por linhas tracejadas. No entanto, a capacitância inerente dos diodos degrada o desempenho do dispositivo. Os diodos podem ser da série KD521, KD509 ou similares importados. O analisador é alimentado por qualquer fonte de tensão de 5 V, incluindo a disponível no dispositivo em teste. A corrente consumida não excede 35 mA. O diodo Schottky VD1 protege contra conexão de polaridade reversa à fonte. Se isso não for necessário, o diodo pode ser eliminado substituindo-o por um jumper. Para obter uma tensão de alto nível lógico aplicada a algumas entradas de elementos lógicos e microcircuitos, foi utilizado o elemento DD2.1. Como HL1 e HL2, LEDs de qualquer tipo e cor de brilho são adequados, embora um par vermelho-verde pareça melhor. Chips DD1 e DD3, é desejável usar a série KR1533. O restante pode ser de diferentes séries TTL, por exemplo, K555, K155. Tendo aplicado à entrada "CS" do analisador montado quaisquer pulsos de níveis TTL com frequência de centenas de hertz a alguns megahertz, certifique-se de que, quando não estiver conectado em qualquer lugar ou conectado ao circuito +5, os LEDs HL1, HL2 estão desligados na entrada "ADR". Depois de conectar a entrada "ADR" ao fio comum, os LEDs piscam brevemente e se apagam. Se você aplicar os mesmos pulsos na entrada "ADR" e "CS" (conectando as entradas), quando a chave SA1 estiver fechada, apenas o LED HL1 deve acender e quando a chave estiver aberta, apenas HL2. Um exemplo da aplicação prática do analisador é o estudo da unidade de geração de sinal de seleção de cartucho no console de videogame Sega (ver Ryumik S. Circuitry features of 16-bit video consoles. - Radio, 1998, No. 4, 5, 7, 8). A entrada "CS" está conectada a um dos circuitos de seleção de ROM - contatos B16 (OE) ou B17 (CS) do conector "CARTRIDGE" de um set-top box em funcionamento. Instale e inicie qualquer cartucho de jogo. Com a sonda conectada à entrada "ADR", toque em cada pino do conector "CARTUCHO" por vez e observe por algum tempo o estado dos LEDs do analisador. Em caso de dúvida, pressione o botão "RESET" do console do jogo. Desta forma, são encontrados contatos, quando conectados aos quais ambos os LEDs acendem em uma posição da chave SA1, e apenas um deles acende na outra. Às vezes, para garantir que a análise esteja correta, é necessário repeti-la com um cartucho diferente. Obviamente, não há garantia de que todos os sinais necessários serão encontrados. Não se pode descartar que alguns deles estejam "escondidos" bem no fundo do VLSI e sejam fisicamente inacessíveis. E ainda... O experimento mostrou que os pulsos de seleção de cartucho CS coincidem no tempo com altos níveis de sinais A21 e A22 e OE - com baixos níveis de WE1 e WE2. Com isso, foi possível fabricar um nó em apenas um microcircuito, substituindo decodificadores defeituosos. Seu esquema é mostrado na Fig. 2, as cruzes nele marcam os circuitos do set-top box de vídeo que devem ser quebrados ao instalar o nó cortando os condutores impressos. Naturalmente, em caso de avaria apenas no circuito de condicionamento de sinal OE, não há necessidade de refazer o circuito CS e vice-versa.
Com a ajuda desta unidade, foi possível consertar várias cópias "sem esperança" dos modelos "Sega" NAA-2502 e MK-1631-07 com defeitos no processador de vídeo VLSI U3 (TA-06) e multiprocessador U4 (com o inscrição "97xx" ou "98xx"). Um sintoma externo de mau funcionamento foi a ausência total de imagem e som, pulsos de acesso ao cartucho CS e (ou) OE, nível lógico alto no pino B31 (CHECK) do conector "CARTRIDGE". Autor: S.Ryumik, Chernihiv, Ucrânia
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