解码器逻辑分析仪。方案、说明

解码器逻辑分析仪。无线电电子电气工程百科全书

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如何在没有详细描述的情况下了解使用 FPGA 或定制 VLSI 的设备的操作？仅通过分析微电路和连接器引脚的输入和输出处的信号。所提出的设备可以帮助解决这个问题。在某些情况下，它将成功取代多通道数字存储示波器。在分析仪的帮助下，文章作者成功修复了几台视频游戏机。

典型计算系统的处理器可以访问每个存储器芯片和所有输入/输出端口。转向它们，它公开了地址和控制总线上逻辑级别的某种组合。器件选择信号（存储器芯片或I/O寄存器）形成地址译码器（DA），它一般对处理器信号的正值和反值进行逻辑与运算。

在现代设备中，DA 通常放置在 FPGA 和定制微电路内，其操作逻辑用户未知。具有此类微电路的故障设备有时可以通过用可用零件组装的自制外部 DA 替换故障的内置 DA 来修复。但为此，首先需要确定处理器系统的哪些信号被馈送到 DA 的输入端。

拥有一台可维修的设备（类似于正在维修的设备），就可以使用多通道数字存储示波器删除并仔细分析大量信号的时序图。然而，这需要大量的时间和耐心。在某些情况下，使用译码器逻辑分析仪（以下简称分析仪）更为方便，其示意图如图1所示。 XNUMX、通过将输出信号YES加到其输入端“CS”上，将输入端“ADR”依次连接到被测器件的各个电路上，就可以快速找到与解码器操作有关的信号，并确定它们的值。极性。分析基于以下事实：如果其逻辑电平在输入“CS”的每个脉冲开始处相同并且保持不变，则施加到输入“ADR”的信号很可能属于输入YES的编号。在整个脉冲期间保持不变。

解码器逻辑分析仪

传统上，在大多数微处理器系统中，YES 输出的有效电平较低。但也有例外的情况。开关 SA1 允许您选择“CS”输入处的有效高或低信号电平。根据其位置，元件 DD1.3 反转或不反转信号。

在比较输入“CS”和“ADR”处的信号电平之前，元件DD3.1、DD3.2和DD1.4将后者延迟几十纳秒。这补偿了分析的 DA 和元素 DD1.3 中的延迟。比较本身由元件 DD3.3 和 DD3.4 执行，仅当输入信号在时间上不一致时才会出现其输出处的脉冲。电路 R5C3 和 R6C4 抑制瞬态引起的短期发射（所谓的“针”）。

两个 RS 触发器由 DD5 芯片的元件组装而成。每个输入之一接收来自相应比较节点的脉冲，另一个接收来自元件DD1.1、DD1.2上的复位脉冲发生器的脉冲。定期重置触发器可以让您监控所研究过程的动态。复位脉冲占空比 - 500... 1000，重复周期 - 80... 120 ms。由于采用了KR1系列的DD1533芯片，电阻R3的阻值选得相当大（按照TTL标准），这样就可以减小电容C1的容值。

DD4 计数器用作“ADR”输入处的信号变化检测器。如果在来自元件 DD3.1 输出的两个复位脉冲之间至少有两个脉冲到达输入 5 DD4，则在计数器输出 2 处建立的高电平将进入元件 DD2.3 和 DD3.4 的输入，允许在下一个复位脉冲到达计数器的输入 R 之前通过 LED HL1、HL2 指示触发器的状态。

LED 同时点亮意味着施加到“ADR”输入的信号不参与分析的 DA 的操作。如果只有一个 LED 亮起（有时会“闪烁”），则当“ADR”输入处的信号电平为低（HL1 亮起）或高（HL2 亮起）时，“CS”输入处的信号电平处于活动状态。在）。当输入“ADR”处信号的逻辑电平恒定时（例如，当该输入未连接到任何地方时），计数器DD4的状态保持为零并且指示器熄灭。实践表明，这种阻塞显着降低了分析仪读数错误的可能性。

低阻值电阻R1和R2串联连接到分析仪的输入电路。它们对于消除分析信号差异上的“振铃”是必要的，这种“振铃”是在长连接线时发生的。如果需要保护输入免受高正负电压的影响，则在分析仪中安装二极管 VD3-VD6，如图（图 1）中的虚线所示。然而，二极管的固有电容会降低器件的性能。二极管可选用KD521、KD509系列或同类进口二极管。

该分析仪由任何 5 V 电压源供电，包括被测设备中可用的电压源。消耗电流不超过35mA。肖特基二极管 VD1 可防止与源极的反极性连接。如果没有必要，可以通过用跳线替换来消除二极管。为了获得施加到逻辑元件和微电路的一些输入的高逻辑电平电压，使用了DD2.1元件。

作为 HL1 和 HL2，任何类型和发光颜色的 LED 都适合，尽管红绿对看起来更好。芯片DD1和DD3，最好使用KP1533系列。其余的可以来自不同的TTL系列，例如K555、K155。

将频率从数百赫兹到几兆赫兹的任何 TTL 电平脉冲施加到组装分析仪的“CS”输入后，确保当它未连接到任何地方或连接到 +5 电路时，LED HL1、 HL2 在“ADR”输入处关闭。将“ADR”输入连接到公共线后，LED 会短暂闪烁并熄灭。如果对“ADR”输入施加与“CS”相同的脉冲（通过连接输入），则当 SA1 开关闭合时，只有 HL1 LED 应该亮起，而当开关打开时，只有 HL2 LED 应该亮起。

分析仪实际应用的一个例子是对 Sega 视频游戏机中卡带选择信号生成单元的研究（参见 Ryumik S. Features of the Circuits of 16-bit video consoles. - Radio，1998，No. 4， 5、7、8）。

“CS”输入连接到 ROM 选择电路之一 - 工作机顶盒的“CARTRIDGE”连接器的触点 B16 (OE) 或 B17 (CS)。安装并启动任何游戏卡带。将探头连接到“ADR”输入端，依次触摸“CARTRIDGE”连接器的每个引脚并观察分析仪 LED 的状态一段时间。如果有疑问，请按游戏机的“RESET”按钮。因此，当连接到 SA1 开关的一个位置时，两个 LED 都会亮起，而在另一个位置上只有一个 LED 会亮起。有时，为了确保分析正确，您必须使用不同的试剂盒重复分析。

当然，不能保证会找到所有必要的信号。不能排除其中一些“隐藏”在 VLSI 内部很深处并且物理上无法访问的情况。还是...

实验表明，盒选择脉冲CS在时间上与高水平的信号A21和A22一致，并且OE与低水平的WE1和WE2一致。因此，可以在一个微电路上制造一个节点，替换有故障的解码器。其方案如图所示。 2、其上的十字标记了视频机顶盒电路，安装节点时必须通过剪断印刷导线来断开。当然，如果仅OE信号调理电路出现故障，则无需重做CS电路，反之亦然。

解码器逻辑分析仪

借助该装置，可以修复多个“世嘉”型号 NAA-2502 和 MK-1631-07 的“无望”副本，这些副本在 VLSI 视频处理器 U3 (TA-06) 和多处理器 U4（带有铭文“97xx”或“98xx”）。故障的外部症状是完全没有图像和声音、访问 CS 和（或）OE 墨盒的脉冲、“CARTRIDGE”连接器的引脚 B31（检查）处的高逻辑电平。

作者：S.Ryumik，乌克兰切尔尼戈夫

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