某型飛控計算機CPU模塊排故思路概論

汪浩 喬兵克 李松

石家莊海山實業發展總公司 河北 石家莊 050000

1 故障分類

飛控計算機應用于飛機飛控子系統。飛控計算機CPU模塊是飛控計算機的核心部件，CPU一旦發生故障，將對整個飛控計算機產生重大甚至致命影響。本文對飛控計算機CPU模塊近年來的返修故障信息進行統計分類，并簡單介紹其排故思路[1]。

2 排故思路

根據上述對飛控計算機CPU模塊故障模式的兩種分類，其中接口故障的故障現象一般針對性較強，電路結構清晰，排查起來也較為方便，而對于死機故障，故障原因較為多樣，排查起來較為復雜。本節對CPU模塊兩種類型的故障分別進行相應排故思路的簡單介紹。

2.1 死機故障排故思路

對于CPU模塊的死機故障根據其故障時微處理器486的運行狀態可以細分為微處理器及其關鍵輸入信號故障和外圍電路故障兩種情況，下面分別對兩種情況的排故思路進行介紹。

（1）微處理器及其關鍵輸入信號故障

針對死機故障，首先要檢查微處理器及其關鍵輸入信號，以保證處理器的正常運行，一般包括CLK、RESET、READY#、HOLD、KEN#、NMI、INTR等關鍵輸入信號。

.CLK信號用于提供CPU及系統的時鐘信號，如果出現問題微處理器將無法正常工作。

.RESET信號提供系統復位信號，使處理器等部件完成內部復位過程。該信號損壞，CPU將無法正常啟動工作。

.READY#為準備就緒輸入信號，用于結束處理器對存儲器或I/O的總線操作。該信號失效會導致總線周期無法正常結束，CPU被掛起。

.HOLD為總線請求輸入信號，若異常變高，會導致處理器讓出總線權，CPU被掛起。

.KEN#為CACHE使能輸入信號，如果異常會導致CACHE無法使能，微處理器性能下降，導致程序跑飛。

.NMI和INTR為中斷輸入信號，異常的NMI和INTR信號也會導致CPU模塊程序跑飛。

如果上述關鍵輸入信號均正常，復位后CPU將會發出ADS#信號，標志著總線周期的開始，并在地址FFFFFFF0H處讀取指令開始執行程序。如果關鍵輸入信號均正常，而微處理器仍未發出ADS#信號啟動總線周期，則說明微處理器芯片80486存在故障。

故障實例1：用戶報CPU模塊高溫工作1小時，計算機死機。常溫檢測模塊工作正常，高溫時飛線拉出CPU模塊關鍵控制信號CLK、RESET、ADS#、READY#等進行觀測。檢查發現高溫故障復現時，RESET信號常高，導致CPU模塊無法啟動。

針對RESET信號進行進一步檢查，將四個復位源分別飛線拉出高溫下進行檢測，發現DIF復位、軟復位均正常，而上電復位POR#在上電后發出正常復位脈沖后經過D觸發器異常變為常高狀態，導致CPU模塊RESET信號常高。將D觸發器的輸入、輸出和控制信號分別進行檢查，輸入及控制信號均正常，輸出故障。該故障定位為D41芯片54F379高溫下失效。RESET信號通過54F379（D41）與CLK2和CLK#高電平同步，以確保RESET信號的下降沿在486處理器的時鐘周期相位2期間發生。

2.2 微處理器外圍電路故障

針對模塊死機故障，如果檢查完上述微處理器關鍵輸入信號均正常，微處理器也正常工作發出ADS#信號啟動總線周期運行程序，則說明是由于微處理器的外圍電路故障造成的CPU地址、數據、控制信號異常而導致程序跑飛。一般包括ROM、RAM、總線控制邏輯及地址譯碼、總線就緒邏輯、中斷控制器、總線驅動器及地址鎖存器等。

故障實例2：用戶報CPU模塊低溫工作報故，計算機死機。常溫檢測模塊工作正常，低溫下故障復現，無法進入監控。低溫時飛線拉出CPU模塊關鍵控制信號CLK、RESET、ADS#、READY#等進行觀測，發現CPU模塊發出一串ADS#信號后，停止運行，程序跑飛。

進一步檢查微處理器的外圍電路，飛線拉出ROM、RAM片選、讀/寫等信號進行測量，發現ADS#發出后始終沒有ROM_CS產生，由于微處理器復位結束后第一個總線周期在FFFFFFF0H地址處取指令，應當產生ROM_CS信號訪問ROM地址空間，但該模塊始終無ROM_CS產生，導致CPU模塊讀到錯誤指令，致使程序跑飛。

2.3 接口故障排故思路

對于接口故障，在用戶處一般表現為功能缺失，但不會死機。用戶所報故障信息一般針對性都比較強，返所后經測試設備做針對性的檢測一般可以定位到相應的功能電路區。比如同步接口故障、DIF接口故障燈。此類故障模式，可以通過相應的測試程序對故障電路施加激勵，進而定位到故障元器件。

故障實例3：用戶報CPU模塊可以構型DIF接口通訊正常，但PBIT無法通訊。返所后針對用戶所報故障現象進行測試。測得DIF接口通訊正常，PBIT通信接口輸出異常與用戶所報一致。

芯片1腳對應2、3腳為PBIT輸出接口，連接串行通信控制器的TxDa串行數據輸出端。芯片7腳對應6、5腳為DIF輸出接口，連接串行通信控制器的TxDa串行數據輸出端。經測試DIF接口通訊正常，判斷CPU模塊程序運行正常，但是PBIT無法通訊。依用戶所報，針對PBIT接口進行通訊測試，測量得到D55芯片的輸入信號1腳數據波形正常，芯片使能信號正常，但是輸出管腳2、3中的3腳處于常低狀態。經過吸空隔離后，判定D55芯片PBIT第一路差分輸出功能失效，該芯片損壞[2]。

3 結束語

本文簡單介紹了飛控計算機CPU模塊近年來常見的返修故障情況及簡要分類，并對相應故障類型的排故思路做了簡單介紹。通過對幾年來工作實踐總結，對飛控計算機CPU模塊的基本結構有了深刻的理解，通過測試設備和自己的排故方法能夠解決98%以上問題，并對各種處理器模塊的維修工作具有普遍的借鑒意義。