Встраиваемый комплекс диагностики и тестирования ПЭВМ POST Card

Встраиваемый комплекс диагностики и тестирования ПЭВМ POST Card PCI. Автор: Тихомиров Денис Владимирович Гимназия № 1516 г. Москва , 11 класс. Научный руководитель: Макарчук Владимир Васильевич к. т. н. , доцент каф. «ИУ 4» МГТУ им. Н. Э. Баумана. ЦЕЛЬ: Разработка устройства для диагностики, тестирования и ремонта ПЭВМ, а также методики проведения лабораторных работ по курсу «Архитектура ЭВМ» с использованием данного устройства РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ: • Анализ методов диагностики ПЭВМ по POST-кодам. • Разработка схемотехнической и конструктивной реализации устройства POST Card. • Разработка технологии сборки устройства POST Card. • Разработка методики применения устройства POST Card для диагностики ПЭВМ и проведения лабораторных работ по курсу «Архитектура ЭВМ» .

Объект разработки – встраиваемые аппаратные средства для диагностики ПЭВМ Встраиваемая диагностическая система представляет собой плату расширения компьютера, отображающую POST–коды неисправностей ПЭВМ, генерируемые BIOS-ом компьютера в удобном для пользователя виде, которая может быть установлена в любой свободный PCI слот (33 МГц). Материнская плата Платы расширения Типовые компоненты ПЭВМ Корпус CD-ROM Модули ОЗУ НЖМД НГМД Процессор Блок питания Устр-во охлаждения

Применение встраиваемых аппаратных средств для диагностики ПЭВМ На производстве В мастерских по обслуживанию и ремонту Схема производственной линии по сборке ПЭВМ Возможное использование Встраиваемых средств диагностики

Уровни диагностики ПЭВМ POST card PCI. возможно использование на следующих уровнях поиска. На уровне платы- На уровне микросхемы- Заменяется дефектная печатная плата. Определяется и заменяется На уровне схемы- дефектная микросхема или компонент. Находится точная причина неисправности Существуют три уровня поиска неисправностей и ремонта персональных компьютеров: • Уровень плат. • Уровень микросхем • Уровень отдельных пассивных элементов. (конденсаторы, резисторы дроссели. Трансформаторы и т. д. )

Что такое POST-коды и как они используются в диагностике? Работа устройства POST Card основывается на подпрограмме BIOS под названием «Самотест» по включению питания" - POST ( Power On Self Test). При прохождении каждого из POST-тестов генерируется так называемый POST -код, который записывается в специальный диагностический регистр. Информация, содержащаяся в диагностическом регистре, становится доступной для наблюдения при установке в свободный слот компьютера диагностической платы POST Card и отображается на ее двухразрядном индикаторе в виде шестнадцатиричных цифр. Если подпрограмма POST обнаруживает неисправность в функционировании компьютера, то она останавливается, а соответствующий POST-код отображает, в каком именно модуле ПЭВМ обнаружена неисправность. Найденная неисправность – Отключен HDD 42 1)Инициализация жесткого диска и диспетчера отображение POST-кода 2)Определение жесткого диска и любых приводов

Схемотехническое проектирование (функциональная схема устройства POST Сard ) Блок индикации наличия питающих напряжений +5 В, +12 В +3, 3 В, -12 В Задающий Генератор Шина PCI Блок индикации POST-кодов Стабилизатор +3, 3 В POSTкод ПЛИС «ALTERA» Интегральная схема 8 -ми разрядный регистр Разряды 7 -ми сегментного индикатора Разряды 7 -ми Сегментного индикатора

Схемотехническое проектирование (выбор элементной базы) Так как рабочая частота шины PCI относительно высока (33 МГц), то реализация подобного устройства на дискретных микросхемах стандартной логики проблематична, поэтому в качестве основы для реализации устройства была выбрана недорогая ПЛИС фирмы «Altera» EPM 3064 ALC 44 -10, имеющая достаточное быстродействие и в то же время выпускающаяся в корпусе PLCC 44, что применении соответствующей панельки с стандартным шагом выводов 2, 5 мм дает возможность повторить устройство радиолюбителям со средней квалификацией. EPM 3064 ALC 44 -10 представляет собой программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), содержащую 1250 вентилей, которая может быть запрограммирована под нужды разработчика при помощи ПО фирмы Altera прямо в изготовленном устройстве через специальный разъем JTAG. Для программирования используется специальный кабель Byte. Blaster. MV, подключаемый к LPT-порту любого компьютера. Схема кабеля свободно распространяется фирмой Altera, ее можно найти на вышеприведенном сайте. (адрес) Память ПЛИС изготовлена по EEPROM-технологии и позволяет производить до 100 циклов записи/стирания.

Схемотехническое проектирование (схема электрическая принципиальная)

Конструкторско - технологическое проектирование (разработка ПП и сборка устройства) Вид печатной платы POST Card PCI со стороны компонентов Вид печатной платы POST Card PCI со стороны токопроводящих дорожек Схема монтажа элементов устройства

Конструкторско - технологическое проектирование Индикатор (Устройство в сборе) POST Кодов. Интегральная схема регистра управления индикатором Интегральная схема. (задающий генератор) Керамические конденсаторы. ПЛИС Altera. Блок индикации наличия питающих напряжений Стабилизатор +3, 3 v. Электролитические конденсаторы. Резисторы. Разъем PCI для подключения к ПЭВМ

Методика проведения лабораторных работ по архитектуре ЭВМ с использованием устройства 1. 2. 3. Подготовить плату устройства POST Сard для тестирования компьютера 2. Установить в свободный PCI-слот компьютера устройство POST Сard. 2. Выбрать из списка, составленного по POST-кодам, неисправность. 3. При выключенном компьютере 4. создать выбранную неисправность. 4. Включить питание компьютера. 5. Считать с индикатора POST card установившийся POST-код, 7. Проверить, соответствует ли этот POST-код созданной неисправности. 8. Выключить питание компьютера и устранить созданную неисправность. 9. Снова включить компьютер и проверить, полностью ли завершилась загрузка операционной системы, по наличию POST-кода «FF» на устройcтве POST-card. 10. При необходимости повторить пункты 3 -9, создав в компьютере новую неисправность.

Опытная эксплуатация устройства в сборе 1. Выключаем питание неисправного компьютера. 2. Устанавливаем POST card в любой свободный PCIexpress слот материнской платы. 3. Включаем питание компьютера и считываем с индикатора POST card соответствующий POST-код, на котором “зависает” загрузка компьютера. 4. По таблицам POST-кодов определяем, на каком из тестов возникли проблемы. 5. При выключенном питании производим изъятие дефектного устройства и замену его исправным с целью устранить неисправность. 6. Повторяем пункты 3, 4, 5 добиваясь устойчивого прохождения процедуры POST-контроля и начала загрузки О. С.

Выводы по работе В работе рассмотрена структурная схема и макет упрощенного контроллера PCI, применяемого для диагностики неисправностей при ремонте и модернизации компьютеров типа IBM PC. В результате выполнения работы был изготовлен макет устройства POST Card PCI, который обеспечивает контроль и диагностику компьютеров с помощью проведения предзагрузочных тестов по POST-кодам. Разработана методика применения устройства POST Сard для проведения лабораторных работ по анализу работоспособности системных плат ПЭВМ. Аппробация • Результаты исследований и разработок докладывались на научной олимпиаде «Шаг в будущее» в МГТУ им. Баумана в 2006 году на секции кафедры «ИУ 4» . • Комплекс использован в учебном процессе по кафедре «ИУ 4» МГТУ им. Н. Э. Баумана при проведении лабораторных работ по курсу «Системотехника и архитектура ЭВМ, комплексов и систем. »