デコーダーロジックアナライザー。スキーム、説明

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デコーダーロジックアナライザー。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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FPGA やカスタム VLSI を使用したデバイスの動作を、詳細な説明なしにどのように理解すればよいでしょうか? マイクロ回路とコネクタピンの入力と出力の信号を分析することによってのみ。提案されたデバイスはこれに役立ちます。場合によっては、マルチチャンネルデジタルストレージオシロスコープの代わりに使用できます。アナライザーの助けを借りて、記事の著者はいくつかのビデオゲーム機を修理することができました。

一般的なコンピューティングシステムのプロセッサは、各メモリチップとすべての入出力ポートにアクセスできます。それらに目を向けると、アドレスバスと制御バス上の論理レベルの特定の組み合わせが明らかになります。デバイス選択信号 (メモリチップまたは I/O レジスタ) はアドレスデコーダ (DA) を形成します。DA は通常、プロセッサ信号の正値と逆値に対して論理 AND 演算を実行します。

最新の機器では、DA は FPGA やカスタムマイクロ回路の内部に配置され、ユーザーには動作ロジックが不明であることがよくあります。このような超小型回路を備えた故障したデバイスは、故障した内蔵 DA を入手可能な部品から組み立てた自作の外付け DA に交換することで修復できる場合があります。ただし、そのためには、まずプロセッサシステムのどの信号が DA の入力に供給されるかを決定する必要があります。

修理中のデバイスと同様の保守可能なデバイスがあれば、マルチチャネルデジタルストレージオシロスコープを使用して、多数の信号のタイミング図を取り外して注意深く分析することができます。ただし、これには多くの時間と忍耐が必要です。場合によっては、図に示すデコーダロジックアナライザー (以下、アナライザーと呼びます) を使用する方が簡単です。 1. 出力信号 YES を入力「CS」に加え、入力「ADR」をテスト対象デバイスのさまざまな回路に接続することにより、デコーダの動作に関係する信号を迅速に見つけて、その信号を判断することができます。極性。この分析は、入力「ADR」に加えられた信号が、入力「CS」の各パルスの開始時にその論理レベルが同じであり、そのまま残っている場合、高い確率で入力「YES」の数に属するという事実に基づいています。パルス全体にわたって変化しません。

デコーダーロジックアナライザー

従来、ほとんどのマイクロプロセッサシステムでは、YES 出力のアクティブレベルは低いです。ただし、例外も可能です。スイッチ SA1 を使用すると、入力「CS」の信号のアクティブ High または Low レベルを選択できます。要素 DD1.3 は、その位置に応じて信号を反転するか反転しません。

入力「CS」と「ADR」の信号レベルを比較する前に、要素 DD3.1、DD3.2、および DD1.4 は後者を数十ナノ秒遅延させます。これにより、分析された DA および要素 DD1.3 の遅延が補償されます。比較自体は要素 DD3.3 と DD3.4 によって実行され、その出力のパルスは入力信号が時間的に一致しない場合にのみ表示されます。回路 R5C3 および R6C4 は、過渡現象によって引き起こされる短期間の放射 (いわゆる「ニードル」) を抑制します。

DD5 チップの要素から 1.1 つの RS フリップフロップが組み立てられます。それぞれの入力の 1.2 つは対応する比較ノードからパルスを受信し、もう 500 つは要素 DD1000、DD80 のリセットパルス発生器からパルスを受信します。トリガーを定期的にリセットすると、調査中のプロセスのダイナミクスを監視できます。リセットパルスのデューティサイクル - 120...1、繰り返し周期 - 1533...3ms。 KR1 シリーズの DDXNUMX チップの使用のおかげで、抵抗器 RXNUMX の値は (TTL 標準によると) 非常に大きく選択され、コンデンサ CXNUMX の静電容量を減らすことができました。

DD4 カウンタは、「ADR」入力における信号変化検出器として機能します。要素 DD3.1 の出力からの 5 つのリセットパルスの間に少なくとも 4 つのパルスが入力 2 DD2.3 に来る場合、カウンタの出力 3.4 で確立された高レベルが要素 DD1 と DD2 の入力に送られます。これにより、カウンタの入力 R に次のリセットパルスが到着する前に、トリガのステータスを LED HLXNUMX、HLXNUMX で表示できるようになります。

LED が同時に点灯するということは、「ADR」入力に加えられた信号が分析対象の DA の動作に関与していないことを意味します。 LED の 1 つだけが点灯している場合 (場合によっては「ウインク」)、「ADR」入力の信号レベルがロー (HL2 がオン) またはハイ (HL4 がオン) のときに、「CS」入力の信号レベルがアクティブになります。の上）。入力「ADR」の信号の論理レベルが一定の場合（たとえば、この入力がどこにも接続されていない場合）、カウンタ DDXNUMX の状態はゼロのままで、インジケータは消灯します。実際には、このようなブロックにより、アナライザーの誤った読み取りの可能性が大幅に減少することがわかっています。

低抵抗の抵抗器 R1 と R2 がアナライザの入力回路に直列に接続されています。これらは、長い接続ワイヤで発生する、分析された信号の差による「リンギング」を除去するために必要です。入力を正および負の高電圧から保護する必要がある場合は、図 (図 3) に破線で示されているように、アナライザにダイオード VD6 ～ VD1 が取り付けられます。ただし、ダイオードの固有の静電容量によりデバイスの性能が低下します。ダイオードは、KD521、KD509 シリーズ、または同様の輸入品を使用できます。

アナライザは、テスト対象のデバイスで利用可能なものを含む、任意の 5 V 電圧源から電力を供給されます。消費電流は35mAを超えません。ショットキーダイオード VD1 は、ソースへの逆極性接続を防止します。これが必要ない場合は、ダイオードをジャンパに置き換えることで削除できます。論理素子およびマイクロ回路の一部の入力に印加される高論理レベル電圧を得るために、DD2.1 素子が使用されました。

HL1 と HL2 としては、あらゆるタイプおよび発光色の LED が適していますが、赤と緑のペアの方が見栄えがよくなります。チップDD1、DD3はKP1533シリーズを使用することが望ましいです。残りは、K555、K155 など、さまざまな TTL シリーズのものにすることができます。

組み立てられたアナライザの「CS」入力に数百ヘルツから数メガヘルツの周波数のTTLレベルのパルスを加えた後、それがどこにも接続されていないとき、または+5回路に接続されていないときに、LED HL1、 HL2 は「ADR」入力でオフになります。「ADR」入力を共通線に接続すると、LED が短く点滅して消えます。「CS」と同じパルスを「ADR」入力に（入力を接続して）印加すると、SA1 スイッチが閉じているときは HL1 LED のみが点灯し、スイッチが開いているときは HL2 のみが点灯します。

アナライザーの実際の応用例は、Sega ビデオゲームコンソールのカートリッジ選択信号生成ユニットの研究です (Ryumik S. 16 ビットビデオコンソールの回路の特徴を参照。 - Radio、1998、No. 4、 5、7、8）。

「CS」入力は、ROM 選択回路の 16 つ、つまり動作しているセットトップボックスの「CARTRIDGE」コネクタの接点 B17 (OE) または B1 (CS) に接続されています。任意のゲームカートリッジをインストールして起動します。プローブを「ADR」入力に接続した状態で、「CARTRIDGE」コネクタの各ピンを順番にタッチし、アナライザの LED の状態をしばらく観察します。疑わしい場合は、ゲーム機の「RESET」ボタンを押してください。このようにして、SAXNUMX スイッチの XNUMX つの位置では両方の LED が点灯し、もう XNUMX つの位置では一方のみが点灯する接点が検出されます。場合によっては、分析が正しいことを確認するために、別のカートリッジを使用して分析を繰り返す必要があります。

もちろん、必要な信号がすべて見つかるという保証はありません。それらの一部は VLSI の非常に奥深くに「隠され」ており、物理的にアクセスできない可能性を排除できません。そしてなお...

実験では、カートリッジ選択パルス CS が信号 A21 および A22 の高レベルと時間的に一致し、OE が WE1 および WE2 の低レベルと時間的に一致することが示されました。その結果、故障したデコーダを置き換えて、たった 2 つのマイクロ回路上でノードを製造することが可能になりました。そのスキームを図に示します。 XNUMX の十字は、ノードを取り付けるときにプリント導体を切断して切断する必要があるビデオセットトップボックスの回路を示しています。当然のことながら、OE信号処理回路のみに障害が発生した場合には、CS回路をやり直す必要はありませんし、その逆も同様です。

デコーダーロジックアナライザー

このユニットの助けを借りて、VLSIビデオプロセッサU2502（TA-1631）とマルチプロセッサU07（刻印「3xx」または「06xx」）。故障の外部症状は、画像と音声が完全に消失すること、CS および (または) OE カートリッジへのアクセスのパルス、「CARTRIDGE」コネクタのピン B4 (CHECK) の論理レベルが高いことでした。

著者: S.Ryumik、チェルニーヒウ、ウクライナ

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