Генератор тестовой псевдослучайной двоичной последовательности

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 0% (1) 3/ ГО ПР ЗОБРЕТЕНИЯТЕЛЬСТВУ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(56) Журнал "Электроника", перев. с англ., 1 978, 9 23, с.72-74.Авторское свидетельство СССР У 1324091, кл. Н 03 К 3/84, 1 987.(54) ГЕНЕРАТОР ТЕСТОВОЙ ПСЕВДОСЛУЧАЙ НОЙ ДВОИЧНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выработки перестраиваемых , тестовых псевдослучайных двоичных последовательностей для контроля и диаг-.яислиИзобретение относится ктельной технике и может бытзовано для выработки пересттестовых псевдослучайных двледовательностей для контроностики цифровых объектов.Цель изобретения - расшициональных возможностей генсчет обеспечения измененияи длины генерируемых последстей,На чертеже представленанальная схема генератора тпсевдослучайной двоичной птельности.Генератор тестовой псевдвоичной последовательностсумматор 1 по модулю два,сдвига, группу элементов И ь испольраиваемых оичных по ля и диаг ение функ ератора за структуры овательнофункциостовой следоваслучайнойсодержитгистр 2группу СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯИ ПЛАНТ СССР ц) С 06 Р 11/30, Н.2ностики. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения изменения структуры и длины генерируемых последовательностей. С этой целью в генератор тестовой псевдослучайной последовательности, содержащей сумматор по модулю два, регистр сдвига, элемент И, триггер, и генератор тактов, введены группа элементов И, группа переключателей, два счетчика, элемент задержки, два элемента ИЛИ,. ключ исходного состояния, ключ пуска, формиро-ватель одиночного импульса, ключ цик" лического повторения и блок индикации. 1 ил. переключателей 4, первый счетчик 5, элемент 6 задержки, первый элемент ИЛИ 7, второй счетчик 8,.второй элемент ИЛИ 9, элемент И 10, ключ 11 исходного состояния, генератор 12 тактов, ключ 13.пуска, формирователь 14 одиночного импульса, триггер 15, ключ 16 циклического повторения и блок 17 индикации.Переключатели 4, 4. 4 и представляют собой каждый тйповые коммутационные элементы на три положения и, два направления. Время задержки элемента 6 задержки должно быть нес" колько больше времени модификации счетчика 5 после прибавления единицы,Генератор тестовой псевдослучайной двоичной последовательности работает в следующих. режимах:) самоконтроля;2) получения неповторяющейся двоичной последовательности максимальнойдлины;3) проверки и повьппения полнотытестирования объекта контроля;4) контроля объекта контроля.1. В режиме самоконтроля генератора нажимают ключ 11 исходного состояния, В результате этого с выходагенератора 12 тактов через кл 1 ач 11синхроимпульсы поступают на входысброса регистра 2 сдвига, счетчика 5,счетчика 8, объекта 18 контроля итриггера 15. При этом на выходе блока 17 индикации при исправном устройстве наблюда 1 от нулевой код,ФЗатем проверяют все устройство. Дляэтого ключ 16 циклического повторенияустанавливают в положение, при котором выход переполнения счетчика 5 через ключ 16 соединяют с соответствующим входом элемента 9. Переключатели4 4 и устанавливают в первое поло- .25жение, при котором соответствующиевходы элементов 3 1 Зи через указанные переипочатели соединяются с шинойнулевого потенциала, а информационныевходы (разряды) 5,15 и счетчика 5 через указанные перекл 1 очатели соединяются с шиной единичного потенциала,Нажимают ключ 13 пуска. При этом синхроимпульсы с генератора 12 поступаютчерез ключ 13 иа Формирователь 14, с35выхода которого одиночный импульс поступает на первый вход элемента 7 и наустановочный вход триггера 15. Указанный одиночный импульс через элемент 6 задержки поступает на вход записи счетчика 5 и обеспечивает записьво все разряды счетчика 5 единичногозначения, Одновременно с этим установ-,ленный в единичное состояние триггер15 открывает элемент 1 О, через которыйсинхроимпульсы с генератора 12 начинают поступать на вход управлениясдвигам регистра 2 сдвига и на счетный вход.,счетчика 8, Каждый сдвиг инФормации, содержащейся в регистре 2,50на один разРяд от первого (младшего)разряда к п-му (старшему) разряду4сопрбвождается увеличением показаниясчетчика 3 на единицу. Указанные вьппеположения переключателей 4,14, закрывают элементы 3 3, через кото 55рые сигналы с выходов регистра 2 непоступают на группу входов обратных1связей сумматоров 1 (разрыв обратных связей), Поэтому в каждом такте сдвига с сумматора 1 на информационныйевход регистра 2 поступают единичные биты, соответствующие постоянному уровню логической единицы на входе сумматора 1, обеспечиваемого напряжением шины единичного потенциала. Процесс сдвига единиц в регистре 2 про- должается в течение 2 тактов, до моИмента переполнения счетчика 8, сигнал переполнения которого поступает на счетный вход счетчика 5, который также вырабатывает сигнал переполнения, так как во всех разрядах счетчика 5 записаны "единицы", Сигнал переполнения счетчика 5 через ключ 1 6, элемент 9 и вход сброса триггера 15 устанавливает этот триггер в указанное состояние и закрывает элементО, Процесс на этом завершается, а на выходе блока 17 индикации отображается код, соответствующий всем 1 единицам" в регистре 2.Далее устанавливают переключатели 44 и во второе положение, при котором соответствующие входы элементов 3 Зи и информационные входы 5 5 п счетчика 5 через указанные переключатели соединяются с шиной единичного потенциала. Как описано вьппе, устанавливают устройство в исходное состояние и запускают его, Процесс протекает в устройстве аналогично описанному ранее, за исключением лишь того, что в этом случае работают все и обратных связей, При этом в каждом такте из 2 тактов сумматор 1 Формидрует сумму по модулю два "единицы" со всеми и разрядами регистра 2. На выходе блока 17 индикации по завершении процесса должен отобразитьсясовершенно определенный код,.соответствующий исправному состоянию устройства, который может быть получен заблаговременно с помощью исправного, реального устройства.Затем устанавливают переключатели 4 4 1 в третье положение при не- больших значениях и в конкретной реализации устройства - все переключатели одновременно; например, при и 10 и длительности одного такта 1 мкс, когда время контроля. устройства составляет (2 ) тактов, или 1 с, чтоИ Ипочти мгновенно с точки зрения человека). Осебенность проверки устройст" ва при установке всех переключателей 44 и в третье положение от описан0699 5 1 О 15 20 25 35 40 45 50 5164 ных выше двух первых случаев состоитв том, что в последнем случае осуществляется полная проверка счетчика 5 одновременно со всем устройством, Это происходит следующим образом, Как и в первых двух случаях, осуществляется установка устройства в исходное4состояние и его пускНо после пуска во все разряды 55 и счетчика 5 записывается не "единица", а "нуль", так как информационные входы каждого разряда через группу 4 переключателей соединены со своими выходами счетчика 5 (поразрядно, например, инфор- . мационный вход первого разряда счетчика 5 соединен с единичным выходом этого же первого разряда счетчика 5; аналогично для всех других разрядов счетчика 5), Поэтому по сигналу записи кода, поступающему на счетчик 5 с элемента 6 задержки после нажатия ключа 13 пуска, во всех разрядах 55 счетчика 5 подтверждается нулевойИкод, установленный несколько ранее после нажатия ключа 11 исходного состояния, После переполнения счетчика 8 на счетный вход счетчика 5 поступает сигнал переполнения, что приводит к записи единицы" в первый разряд 5 счетчика 5. Новое состояние счетчика 5 подтверждается через время задержки этого же сигнала переполнения, поступающего на вход записи счетчика 5 через элемент ИЛИ 7 и элемент за-, держки, Следующие 2 тактов наполненния счетчика 8 осуществляются по новому полиному кодирования, обусловленному включением в работу первой обратной связи с помощью первого разряда счетчика 5, открывающего элемент 31 через переключатель 4, Далее после каждого очередного переполнения счетчика 8 значение счетчика 5 увеличивается на "единицу" до переполнения счетчика 5 и завершения процесса. Таким образом, в каждом очередном цикле наполнения счетчика 8 сумматора 1 и регистр 2 работают при новом сочетании обратных связей, т.е. по новому полиному кодирования.Если же реализация устройства тре бует относительно больших значений и, при которых время проверки устройства при установке переключателей 414 п в третье положение становится недопустимо большим (например, при п=16 и при длительности такта, равной той же 1 мкс, время наполнения счетчика 5 превышает 1 ч), столь же полная проверка легко реализуется в несколько этапов, когда часть переключателей группы 4 устанавливается в третье положение, а другая часть в первое (или второе), Например, для тех же и = 16 и длительности такта 1 мкс проверка может быть осуществлена в два этапа (на первом этапе восемь младших переключателей устанавливаются в положение "1", а восемь старших - в положение "3, а на втором - наоборот), При этом время проверки каждого этапа 8 с.Важно подчеркнуть, что эталонное контрольйое число, получаемое при выбранных положениях переключателей 414 , строго индивидуально. Поэтому выбранное положение этих переключателей для различных этапов и их контрольные числа должны строго соответственно Фиксироваться в инструкции по эксплуатации. Выбранный вьппе порядок проверкиустройства обусловлен главным образомт целью наиболее ясного описания принципов работы устройства "от простогок сложному". Такой же порядок может быть использован и для самоконтроля устройства с одновременным получением при этом диагностической информации для самостоятельного восстановления, Если же ремонт осуществляется в специальных органиэациях, то для определения, исправно устройство или неисправно, достаточно самоконтроль осуществлять сразу при установке переключателей 4 44 п в третье положение2, В режиме получения неповторяющейся двоичной последовательности максимальной длины все переключатели 41411 устанавливают в третье положение, при котором единичные выходы 55 и счетчика 5 соединяются поразрядно с входами элементов 3,13 Работа этого режима подробно описана выше при полном самоконтроле устройства с установкой переключателей 44 и в третье положение, Особенностьюданного режима в сравнении с предыдущим состоит лишь в том, что в данномслучае чем длиннее неповторяющаяся двоичная последовательность, тем выше эффект псевдослучайной генерации,При и-разрядных регистре 2, и счетчике 5 и 8 максимальнаядлине неповторяющейся двоичной последовательности, 1640699снимаемая с и-го выхода регистра 2,определяется числом тактов: 2",2. В режиме проверки и повышенияполноты текстирования объекта контро 5ля генератор использую следующим образом. Обязательным условием полноготестирования объекта 18 контроля является полное возбуждение каждого егоэлемента, т.е. обеспечение на входе .10обьекта 18 контроля таких воздействий,которые обеспечивали бы принятие всехвозможных состояний каждым элементомобъекта.Вначале выбирают полином генера 15ции двоичных воздействий для данногоконкретного объекта 18 контроля. Онможет быть рекомендован (как, например, для микропроцессорных объектовследует использовать обратные связи16, 12, 9 и 7 р.) или выявлен опытнымпутем. Каждая комбинация положений,переключателей 4 4 1 (кроме комбинации, когда все они находятся в первом положении) соответствует конкретному начальному полиному, Причем,если ни один из переключателей не находится в третьем положении, начальный полином сохраняется неизменнымна протяжении всего процесса генерации, В противном случае начальныйполином после первого цикла наполне"ния счетчика 8 автоматически заменяется другим, определяемым кодом счетчика 5,Итак, выбранный начальный полиномустанавливается постоянно (без разрешения перестройки в процессе генерации), т,е. путем установки переключателей 44 в положение, при кото" 40ром обратная связь постоянно разомкнута, или в положение, при котором,обратная связьпостоянно замкнута, Затемпоочередно к выходам каждого элементаисправного объекта 18 контроляподключа-15ют логический анализатор или сигнатурныйанализатор или другой прибор, позволя-ющий констатироватьь полноту реакцииданного элемента объекта контроля наданной генерации, и осуществляют начальную установку генератора (предпополагается, что начальную установкуобъекта контроля также уже осуществляли либо автономно либо через специальный выход установки в нуль объекта контроля, предусмотренный в генератореи его пуск (так же, как этоделалось раньше) . В результате на входобъекта 18 контроля выдаются 2" различных кодовых наборов. Если на выходе данного элемента объекта 18 контроля имеется полная реакция, выбранныйполином генерации удовлетворяет необходимым требованиям по данному выходуданного элемента. Затем аналогичнопроверяют все другие выходы другихэлементов объекта контроля,Если на всех выходах всех, элементовобъекта контроля имеются полные реакции, выбранный полином генерации удовлетворяет всем требованиям для данного объекта контроля и принимается дляего тестирования, В соответствующейдокументации (эксплуатационной, ремонтной и др.) Фиксируют положенияпереключателей 44 и для данногообъекта контроля.Если же хотя бы на одном выходенекоторого элемента объекта контроляимеет место нулевая или недостаточнополная реакция, выбранный полином генерации для тестирования данного объекта контроля недостаточен. Его нужнодополнить другим полиномом генерации,обеспечивающим проверку не возбужденного на предыдущем полиноме элементаобъекта контроля, Для этого с помощьюпереключателей 44 п назначают другой полином генерации (в простейшемслучае любой другой) и проверяюттолько не возбужденный ранее выходконкретного элемента. При безуспешномтестировании назначают новый полиноми вновь анализируют реакцию, пока данный выход не окажется полностью возбужденным. Соответствующий этому полином (или проще - режим переключателей4 141.) и есть искомый дополнительный пллином. Возможной ситуации, когдадля полного возбуждения всех элементовобъекта контроля требуется исполь"зование большого числа различных по 1линомов, Тогда целесообразна минимизация их перечня.с Получив минимизированный перечень используемых полиномов, определяют окончательно положения переключателей 44, обеспечивающие в едином авто-. матизированном процессе генерирование всех необходимых двоичных наборов по каждому,из полученных полиномов. Для этого переключатели 4,1.41 устанавливают следующим образом:- в первое положение устанавливают все те переключатели, которые соответствуют постоянно неиспользуемым обрат.ным связям (для всех полиномов);640699- во второе положение устанавливают все те переключатели, которые соответствуют постоянно используемым обратным связям (для всех полиномов);- все оставшиеся перекличатели ус танавливаит в третье положение.4Автоматическое поочередное переключение обратных связей осуществляется путем специального управления или (обратная связь может находиться в трех различных состояниях: замкнутом, разомкнутом и переменном, т.е, переходить иэ одного состояния в дру гое при замене многочлена обратных связей). Ниже рассматривается пример получения составной последовательности, при п=4 и при использовании четырех различных многочленов обратных4 Г 1 4 1ПРИ ГКонечноесостоя 30Г = 1 + х+ х 4 и Г = 1 + х + х++ хДля этого устанавливают в положения:1 - переключатель 4 р, т.к. постоянно используется обратная связь чет-.вертого разряда во всех заданных полиномах;2 - переключатель 2 р, т.к. постоянно не используется обратная связьвторого разряда во всех заданных полиномах;3 - переключатель Зр, т.к. в за",данных полиномах обратная связьтретьего разряда используется не везде,При этом в режиме однократной генерации формируется следующая составная последовательность (как и ракеевстарший разряд справа): Исходноение11 01 00001 01111 01 00001 01 0011 0111 00Оставшиеся переключатели 4- 4 н переводят в третье положение потому, 30 что каждый из них в используемых полиномах (вариантах ОС) должен обеспечивать и замыкание н размыкание соответствующей обратной связи (т.е. не может быть с постоянным логическим уровнем первых двух положений). При этом необходимо стремиться выбрать такую совокупность полиномов, при ко- .торой быпо бы как можно меньше разрядов в третьем положении. 404. В режиме контроля объекта 18 после успешного проведения процедуры самоконтроля генератора псевдослучайной двоичной последовательности его гРуппу выходов йоразрядно соединяют 45 с соответствующей группой входов объекта контроля, а также, если это требуется, выходы установки в нуль и синхронизации генератора - с соответствующими входами объекта контроля, Кроме того, к объекту контроля подключают прибор, с помощью которого анализируют ответные реакции этого объекта.Затем в соответствии с инструкцией устанавливают переключатели 44 и в требуемые положения и нажимают последовательно ключи исходного состоя-. ния 11 и пуска 13. Все процессы генесостояние 0031103100101 0000111100001111 0000 рации воздействий при этом протекают так же, как и в подробно описанном выше режиме самоконтроля.Если применяемый анализатор реакций объекта требует детерминированного тестирования однократной.выдачи всего перечня тестовых воздействий без зацикливания в целом, без остано-. вов или без критерийных повторов отдельных воздействий), клич 16 генератора должен быть разомкнут. При использовании в качестве анализатора прибора, требующего циклического повторениявоздействий (например, при использовании осциллограФа), ключ 16 замыкают.ф ор м у л а и з о б р е т е н и яГенератор тестовой псевдослучайной двоичной последовательности, содержащий сумматор по модулю два, регистр сдвига, элемент И, триггер и генератор тактов, причем выход сумматора по модулю два соединен с информационным входом регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу элемента И, первый и второй входы элемента И ., соединены соответственно с выходом генератора тактов и прямым выходом триггера, о т л и ч а ю щ и й с я, тем,о счетчика подключен к выходу элеента задержки, вход которого соедиен с выходом первого элемента ИЛИ, ервый вход первого элемента ИЛИ под" лючен к выходу формирователя одиночого импульса, который также соединенустановочным входом триггера, вход броса триггера подключен к выходу 1 торого элемента ИЛИ, первый вход коорого соединен с выходом ключа цикического повторения, первый вход коорого подключен к выходу переполнеия первого счетчика, счетный, вход ервого счетчика соединен с выходом ереполнения второго счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход генератора тактов подключен к первым входам ключей исходного состояния и пуска, вторые входы которых и ключа циклического повторения соединены с .шиной нулевого потенциала генератора, выход ключа пуска подключен к входу 1 формирователя одиночного импульса, выход ключа исходного состояния соединен с вторым входом второго элеменЭта ИЛИ и входами сбросапервого ивторого счетчиков и регистра сдвига и является выходом установки в нулевое состояние генератора, выход элемента И подключен к счетному входу второго счетчика и является тактовым выходом генератора. что, с целью расширения функциональ- гных возможностей за счет обеспечения мизменения структуры и длины генериру- немых последовательностей, в него вве-.:5, пдены группа элементов И,.группа пере- кключателей, два счетчика; элемент за- ндержки, два элемента ИЛИ, ключ исход- сного состояния, ключ пуска, формирова- стель одиночного импульса, ключ цикли вческого повторения и блок индикации, тпри этом выход регистра сдвига под- лключен к первым входам элементов И, тгруппы, входу блока индикации и явля- нется информационным выходом генерато пра, выходы элементов И группы соеди- пнены с группой входов сумматора помодулю два, вход которого подключенк шине единичного потенциала генератора, вторые входы элементов И группысоединены с первыми выходами одноименных переключателей группы; вторые вы-ходы переключателей группы подключенык информационным входам первого счетчика, прямые разрядные информационные 25выходы первого счетчика соединены спервыми и вторыми входами одноименныхпереключателей группы, третьи, четвертые и пятые входы каждого переключателя группы подключены к шине едииич-.ЗОного потенциала генератора, шестыевходы переключателей группы соединеныс шиной нулевого потенциала генератора, вход управления записью перво1 б 40699 Составитель Г.ВиталиевРедактор Т,федотов Техред Л,олийнык Корректор Л.Патай Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 1265 Тираж 423ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, И Подписноетениям и открытиям при ГКНТ ССская наб., д. 45 изобр 5, Рауш