PowerPC755模塊常見故障分類及排除

西安航空計算技術(shù)研究所 王志強 何 洋

江西洪都航空工業(yè)集團有限責(zé)任公司 黃子露

PowerPC處理器是Motorola、IBM、蘋果公司共同研發(fā)的RISC架構(gòu)的處理器。PowerPC755模塊是指使用PowerPC755芯片為處理器的模塊。目前基于PowerPC755處理器的返修產(chǎn)品越來越多，故障模式越來越復(fù)雜。本文對PowerPC755模塊常見故障按不同功能電路進行分類，并簡單介紹其排故思路。著重介紹模塊在維修過程中遇到的問題及處理方法，希望對PowerPC755模塊和其他PowerPC模塊的調(diào)試和維修有借鑒作用。

1 功能結(jié)構(gòu)及構(gòu)成

針對不同的應(yīng)用場景，以PowerPC755處理器為核心的產(chǎn)品基本采用了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似。PowerPC755芯片通過MPC107橋片的存儲器總線與SDRAM、系統(tǒng)FLASH、應(yīng)用FLASH連接通過MPC107橋片的PCI總線與串行接口，PCI總線掛2路10/100M以太網(wǎng)和LBE總線相連。模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、程序和數(shù)據(jù)存儲、中斷管理、看門狗、總線控制、調(diào)試接口、測試接口等多種功能電路。

2 常見故障分類

對近年來維修PowerPC755模塊逐步增多，故障情況也多種多樣。對維修數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，下面對故障模式進行分類，并列舉了一些維修過程中常見的故障模式及故障表現(xiàn)形式。詳見表1 PowerPC755模塊常見故障分類（表1）。

表1 PowerPC模塊常見故障分類

3 常見故障的排除

通過上述常見故障進行分類可知，故障常位于某一功能電路上。排故時就要根據(jù)模塊工作原理的理解，通過一步一步的判斷，將故障定位到某一功能電路，然后對故障電路進行針對性的測試，最終解決故障。下面將對常見功能電路故障進行簡單介紹。

3.1 處理器電路故障

處理器電路包括了PowerPC755芯片及橋芯片。通常PowerPC755或橋片出現(xiàn)故障，整個模塊將處于無法工作狀態(tài)，故障現(xiàn)象為無法啟動或測試串口無輸出。對于此類故障，應(yīng)首先關(guān)注PowerPC755芯片的時鐘、復(fù)位、電源信號，其任意一個不正常都可導(dǎo)致PowerPC755無法工作。若該三種信號正常，模塊仍無法啟動，可對PowerPC755及107芯片的關(guān)鍵信號TS*、TA*、TT、AACK*、BR*等信號進行測量，然后連接仿真器進一步判定故障。

常見的處理器故障分別為PowerPC755、107橋片脫焊和PowerPC755、107橋片失效。下面針對這兩種故障詳細說明。

（1）PowerPC755芯片、107橋片脫焊

故障現(xiàn)象：模塊無法啟動、偶發(fā)無法啟動、程序運行中死機。

此類問題可以利用TRACE32仿真器，通過以下步驟來定位故障：

打開TRACE32軟件，運行CMM文件初始化107芯片。

訪問RAM空間、UsrFlash空間、BootFlash空間，如果上述地址空間內(nèi)數(shù)據(jù)均存在跳變現(xiàn)象，并且通過輕輕按壓PowerPC755或107橋片數(shù)據(jù)可以穩(wěn)定在正確狀態(tài)，模塊可以正常啟動，可以判定MPC755或107橋芯片存在脫焊。然后通過跳變現(xiàn)象計算出哪個信號異常，查找芯片手冊，找出脫焊引腳的位置，通過按壓的效果確定是哪個芯片脫焊。

（2）PowerPC755芯片失效

故障現(xiàn)象：監(jiān)視串口無輸出，模塊無法啟動。

此類問題可以利用TRACE32仿真器，通過以下步驟來定位故障：

打開TRACE32軟件，命令框輸入“sys.up”。連接成功后，可以看到指令地址指向0xFFF00100。若連接失敗，排除JTAG口插針氧化導(dǎo)致接觸不良的情況，及供電、時鐘、復(fù)位信號存在異常情況，則MPC755出現(xiàn)問題可能性最大。

（3）107橋片失效

故障現(xiàn)象：模塊無法啟動、初始化網(wǎng)卡失敗。

通過JTAG口，連接好TRACE32仿真器。連接成功后，運行CMM文件初始化107芯片，即對107芯片配置寄存器寫數(shù)據(jù)。若運行成功，則可以訪問SDRAM、FLASH等資源；運行失敗，則無法訪問SDRAM等資源，初始化107芯片失敗。

若初始化107失敗，需查看0XFEC00000地址空間，看是否可以正確訪問107配置空間，若無法訪問，需進一步測量TS*、TA*或AACK*信號，若CPU發(fā)出TS*信號后，107未發(fā)出TA*或AACK*信號，則107失效的可能性最大。

3.2 存儲器電路故障

存儲器電路包括FLASH、SDRAM、NVRAM等。其中FLASH又分為BootFlash和UserFLASH。對于SDRAM、NVRAM故障，可以通過對其所有空間進行讀寫測試判斷故障，若存在個別單元讀寫異常，則芯片失效的可能性大。對于FLASH故障，若模塊可以啟動，可以通過軟件對FLASH進行片擦除、讀、寫等手段進行定位；若無法啟動，可測量存儲器片選、讀寫、數(shù)據(jù)線等信號，多數(shù)損壞的存儲器芯片在對其讀寫過程中，某一根或某幾根數(shù)據(jù)線處于半高狀態(tài)，芯片脫焊多表現(xiàn)為FLASH空間數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，若表貼芯片用放大鏡觀察FLASH引腳有明顯開裂。

3.3 接口電路故障

接口電路包括PCI接口、串口電路、RTC電路等。通常PCI接口電路可以外掛備電子盤、網(wǎng)卡等子設(shè)備；串口電路通常為調(diào)試電路，用于調(diào)試命令輸入及調(diào)試信息輸出；RTC電路通常提供用戶要求的計時功能。對于串口無輸出故障，可通過測量串口控制信號確定是CPU死機而未訪問串口還是串口本身輸入輸出異常。PCI接口故障通過對PCI設(shè)備的訪問是否正常，測量PCI信號判斷；而對于RTC電路，需根據(jù)現(xiàn)象，通過測量RTC震蕩時鐘、控制信號及供電信號來定位故障。

3.4 其他電路故障

除了上述功能電路外，模塊還有一些其他的電路，例如供電電路、復(fù)位電路、時鐘電路等。模塊正常工作的前提條件是電源、時鐘、復(fù)位信號正常，若模塊無法啟動，首先應(yīng)檢查上述信號。

結(jié)束語：因為PowerPC模塊電路復(fù)雜度高，故障類型多樣，所以要求維修人員對模塊的結(jié)構(gòu)，工作原理，板內(nèi)資源、信號來源與作用深入了解，排故思路清晰，并且善于使用工具，例如TRACE32仿真器、示波器，邏輯分析儀、Tornado調(diào)試工具等，使排故工作事半功倍。本文簡單介紹了PowerPC755模塊的常見故障，并對常見故障的排故思路進行了簡單介紹，對其他PowerPC模塊的維修也有借鑒意義。