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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sobre reparo de microcomputadores. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Microcontroladores O tempo dos microprocessadores das séries 8080, 8085, Z-80, seus análogos domésticos KR580, KM 1821, K1858 e outras séries semelhantes acabou para sempre. No entanto, muitos radioamadores ainda utilizam microcomputadores caseiros ou fabricados industrialmente, baseados em microprocessadores de primeira geração. As empresas continuam a operar máquinas CNC e outras instalações tecnológicas com controladores baseados nesses microprocessadores. Todo esse equipamento quebra de tempos em tempos. O autor do artigo compartilha sua experiência no reparo de dispositivos microprocessados. A maneira mais eficaz de solucionar problemas de um microcomputador ou controlador de microprocessador é substituir alternadamente os principais LSIs (incluindo o microprocessador e ROM) por outros em boas condições. Mas se o LSI for soldado na placa e não instalado no painel, os esforços despendidos em sua desmontagem com danos quase inevitáveis aos condutores impressos muitas vezes acabam sendo inúteis se o culpado do mau funcionamento for um microcircuito completamente diferente. Você pode substituir temporariamente um microprocessador “suspeito” por um em boas condições, sem remover fisicamente o primeiro do dispositivo. Basta transferir suas saídas para um estado passivo de alta impedância, no qual ficam efetivamente desconectadas dos componentes internos do microcircuito. Este modo é fornecido em todos os microprocessadores; destina-se principalmente a organizar a troca direta de dados entre a memória e os dispositivos de entrada/saída sem a participação do microprocessador. Por esse motivo é denominado DMA - acesso direto à memória. Na maioria dos microcomputadores, o modo DMA permanece sem uso, e a entrada do sinal para mudar os barramentos do microprocessador para um estado passivo é simplesmente conectada ao circuito de alimentação através de um resistor. Para microcircuitos K1858VM1, T34VM1, Z-80 esta entrada é o pino 25 (BUSRQ), para KR580VM80 é o pino 13 (HOLD). Basta conectá-lo com um jumper ao fio comum e o microprocessador será desabilitado. Paralelamente ao microprocessador padrão passivo, é necessário conectar previamente o mesmo em bom estado, combinando seus pinos de mesmo nome, com exceção, é claro, da entrada para comutação para o modo DMA e diversas saídas que fazem não ter um terceiro estado. Para conexões, você pode usar fios isolados flexíveis (por exemplo, MGTF-0,14) com comprimento não superior a 50 mm e, para garantir que o novo microcircuito esteja protegido contra danos durante a soldagem, forneça um painel para ele. Para o microprocessador Z-80CPU e suas cópias, apenas as saídas M1 (pino 27) e BUSAK (pino 23) não possuem estado de alta impedância. Este último geralmente é gratuito - verifique isso usando o diagrama do circuito do microcomputador ou os condutores impressos em sua placa. O condutor que vai para o pino 27 da placa deve ser cortado e conectado ao mesmo pino do microcontrolador “articulado”. Faça o mesmo com pinos semelhantes de outros tipos de microprocessadores. Agora todas as funções do microprocessador padrão são assumidas pelo adicional. Se o microcomputador começar a funcionar, o culpado da falha foi encontrado. Já que a funcionalidade foi restaurada, pense se faz sentido deixar o microprocessador “articulado”? Reforce a soldagem temporária e, para evitar curtos-circuitos acidentais, reforce e isole o painel. Tendo decidido substituir completamente o microcircuito defeituoso, é melhor cortar cada um de seus pinos com um alicate especialmente afiado (suas mandíbulas devem passar entre os pinos) e, em seguida, após remover o microcircuito, um por um, limpe os orifícios de montagem de os restos de seus pinos. Se o defeito não for eliminado, proceda à verificação de outros microcircuitos usando o método descrito acima. RAM, ROM e muitos chips de interface LSI podem ser colocados em um estado passivo, definindo um alto nível lógico em sua entrada CS (Chip Select). Para desabilitar o LSI da RAM dinâmica de bit único, basta cortar o condutor impresso indo para sua única saída. É claro que a tarefa deve ser abordada de forma criativa, levando em consideração as características de microcircuitos específicos. Por exemplo, para alguns deles (série K588), a entrada CS executa outras funções. Para outros, a entrada necessária tem um nome diferente (CE, OE). Uma substituição temporária da ROM pode ser usada para forçar o microprocessador do microcomputador em teste a executar um programa de teste especialmente projetado que ajuda a identificar e localizar falhas. Tendo transferido o microcontrolador ou outro LSI para um estado passivo, é útil medir os níveis de tensão nas saídas liberadas com um voltímetro ou usando um osciloscópio antes de conectar o “substituto”. Se tal saída estiver conectada apenas às entradas de alta impedância dos microcircuitos CMOS, as leituras do voltímetro podem ser qualquer coisa, tudo depende da resistência de entrada deste último e dos vazamentos de corrente tanto dentro dos microcircuitos quanto entre os condutores impressos na placa. Se uma ou mais entradas de microcircuitos com estrutura TTL estiverem conectadas à saída comutada para um estado passivo, a tensão deve estar entre 1...2 V. A presença de resistores no circuito conectado ao barramento de potência ou fio comum leva ao instalação do potencial correspondente. Em qualquer caso, é útil garantir que os níveis de tensão sejam aproximadamente iguais em todos os pinos, por exemplo, no barramento de dados de um LSI desabilitado. Uma diferença significativa é um motivo para pensar sobre isso e verificar cuidadosamente os circuitos correspondentes. O caso mais difícil é quando várias saídas de diferentes microcircuitos estão conectadas ao mesmo circuito. Em um dispositivo operando normalmente, eles nunca estão ativos ao mesmo tempo. A violação desta condição como resultado de um mau funcionamento dos circuitos de controle ou da decodificação do endereço de um ou mais microcircuitos geralmente faz com que o microcomputador não funcione como um todo. A descrição do microprocessador Z-80CPU afirma que todas as suas saídas estão em estado de alta impedância durante o sinal de configuração inicial RESET. Na verdade (pelo menos para os seus análogos domésticos) este não é o caso: o sinal mencionado define níveis lógicos baixos nas saídas. Ao mudar o microprocessador para o modo DMA, você pode usá-lo para conectar aos seus barramentos um painel de teste com interruptores que definem o endereço e os sinais de controle e um indicador LED do status do barramento de endereço. Usando esse controle remoto, você pode verificar rapidamente a memória e muitos dispositivos de entrada/saída de microcomputadores. O controle remoto permitirá que você leia e grave informações armazenadas em RAM estática (em chips das séries K537, K541, K132) sem restrições de tempo. No entanto, observe que um microprocessador Z-80CPU parado não produzirá mais sinais para regenerar o conteúdo da RAM dinâmica (geralmente em chips da série K565) e os dados armazenados lá serão perdidos. Embora em microcomputadores baseados em microprocessadores de outras séries a regeneração dinâmica da memória geralmente seja realizada por um adaptador de vídeo ou um controlador DDP LSI (KR580VT57), para o correto funcionamento deste último podem ser necessários comandos do microprocessador. E para concluir, contarei a vocês sobre o reparo do microcomputador Delta-S-02 com microprocessador LSI e ROM soldados na placa usando o modo DDP. Externamente, o defeito se manifestou no fato de que ao ligar o microcomputador, apenas uma moldura preta com borda branca aparecia na tela da TV a ele conectada. Ainda não tendo exibido as habituais mensagens iniciais e protetores de tela, o microcomputador congelou. A substituição do microprocessador K1858BM1 por um “complementar” usando o método acima não produziu nenhum resultado. Porém, o desempenho do microprocessador antes mesmo deste teste resultou da conclusão parcial do procedimento de inicialização - após pressionar o botão “Reset”, listras descendentes sobre fundo preto ficaram visíveis na tela por algum tempo. A reforma continuou de forma um tanto exótica. Outro Spectrum funcional foi conectado ao Delta através do conector do sistema, cujo microprocessador foi interrompido conectando a entrada BUSRQ ao fio comum. O sinal M1 ausente no conector foi fornecido de um microcomputador para outro por meio de um fio separado. O Delta ROM foi desabilitado através do circuito CS, e a RAM foi desabilitada bloqueando o buffer de leitura, de modo que a gravação nele permanecesse possível em paralelo com a gravação na RAM de um microcomputador em funcionamento, mas o microprocessador só poderia ler dados deste último . Um programa BASIC para testar a área da tela da RAM foi carregado neste sistema. O resultado de seu trabalho pôde ser observado na tela de uma televisão conectada à saída do microcomputador defeituoso. Isso permitiu identificar o mau funcionamento: ao registrar o log. 1 no chip DD27 da Delta RAM, ele apareceu simultaneamente em um chip DD31 semelhante. Embora não tenha sido possível encontrar a causa raiz do fenômeno, o mau funcionamento foi eliminado sem a substituição do microcircuito. Acabou sendo suficiente para reduzir a amplitude do sinal em 30% e, com isso, o ruído no pino 2 (entrada de informações) do chip DD31. Isso foi feito usando um divisor de tensão feito de resistores com valor nominal de 2 e 5,6 kOhm. Uma pequena adição para serviços de reparo empresarial. Os racks mais comuns em sistemas CNC são 2Р22,2У22,2С42 baseados no principal microcomputador doméstico de uso geral "Eletrônica-60" e possuem uma linha de máquinas exatamente da mesma organização dos dispositivos CNC em tornos baseados no microcomputador "Eletrônica NTs- 31". Portanto, suportes de reparo projetados para um desses sistemas servirão para outros. Basta fazer adaptadores com os conectores apropriados, levando em consideração os diferentes nomes de vários circuitos de controle com funções semelhantes. Autor: V. Smirnov, Nizhny Novgorod
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