ЭТАПЫ СБОРКИ И ПРОВЕРКИ УЗЛОВ
Читатель ознакомился с принципами работы микропроцессорной системы на базе МП типа КР580ИК80А, системой команд микропроцессора и схемой ПМ-ЭВМ, построенной на базе данного микропроцессора. Теперь ему предстоит собрать микро-ЭВМ и, используя простейшие средства отладки, довести ее до рабочего состояния.
Для сборки необходима плата, на которой будут располагаться микросхемы и другие элементы ПМ-ЭВМ. Плата изготовляется из стеклотекстолита или гетинакса толщиной 1,5 — 2,0 мм размером примерно 210x240 мм. В зависимости от имеющихся возможностей монтаж платы может быть выполнен по-разному.
Если плата не из фольгированного материала, то предварительно делается разметка на миллиметровке размещения деталей, затем миллиметровка наклеивается на плату и сверлятся отверстия под все выводы деталей. При небольших размерах платы микросхемы можно расположить перпендикулярно длинной стороне платы в два ряда, сделав пропилы тонкой ножовкой для выводов. В этом случае отпадает необходимость сверлить отверстия под каждый вывод. После отмывания миллиметровки детали устанавливаются на плате с одной стороны так, что их выводы попадают в просверленные отверстия и слегка отгибаются, препятствуя выпадению деталей. Микросхемы, пока они не подпаяны, требуют осторожного обращения ввиду опасности повреждения разрядом статического электричества. Берите их не за выводы, а за корпус!
Выводы деталей в соответствии с принципиальной схемой соединяются проводами путем пайки припоем ПОС-60 с жидким канифольным флюсом маломощным низковольтным паяльником, корпус которого подсоединен к заземлению через резистор сопротивлением несколько сотен килоом. Для монтажа можно использовать, например, провод МГТФ-0,05, зачищенный с концов на 5 мм с помощью кусачек, в которых сделаны специальные выемки глубиной около 0,5 мм.
Если для монтажа используется макетная плата с металлизированными отверстиями для выводов деталей и контактными площадками для подпайки соединительных проводов, то после размещения микросхем и других деталей на плате они подпаиваются с обратной стороны к плате, а затем соединяются проводами аналогично предыдущему.
От качества пайки существенным образом зависит надежность работы будущей ПМ-ЭВМ. Использование специально разработанной печатной платы облегчает последующие монтаж, отладку и повышает надежность работы устройства. Для ПМ-ЭВМ может быть использована как односторонняя, так и двухсторонняя плата. Если плата односторонняя, придется часть монтажа выполнить навесными проводниками. В двухсторонней плате, если сквозные отверстия, предназначенные для соединения печатных проводников с разных сторон платы, не металлизированы, в них необходимо вставить кусочки провода и пропаять с обеих сторон. Если нужно произвести изменения в плате с печатным монтажом, лишние соединения ликвидируются, для чего дважды разрезается печатный проводник острым ножом на расстоянии 1-2 мм и середина удаляется. Новые соединения можно сделать навесными проводниками. Монтаж каждого из блоков: микропроцессорного, памяти и устройств ввода/вывода - можно выполнить на отдельных платах, что в какой-то мере облегчает отладку. В конструкции, выполненной авторами, ПМ-ЭВМ размещена на плате с двухсторонним печатным монтажом. На торцевой стороне платы имеются два разъема. Через один разъем подключаются клавиатура и источники питания, а через другой выведены внутренние шины МП системы, что позволяет подключать различные расширяющие блоки.
Отладку ПМ-ЭВМ можно производить поэтапно по мере сборки В первую очередь необходимо собрать блок процессора (микросхемы D1-D7, D9, D10, D27, D28, D30, D31), причем для микросхемы D1 (микропроцессор) крайне желательно поставить панельку. Проверьте правильность монтажа, выньте микропроцессор из панельки и подайте питание. Проверьте тестером наличие питающих напряжений на выводах микросхем. При наличии осциллографа проверьте работу тактового генератора - на выводах 10 к 11 микросхемы D2 должны наблюдаться тактовые импульсы Ф2 и Ф1. Выключите питание и вставьте микропроцессор в панельку, подключите резисторы по 300 510 Ом между общим проводом и линиями шины данных DB7 — DBO.
Тем самым имитируется считывание команды NOP (код OOOQ). Поставьте переключатель К18 в положение АВТОМАТ, подайте питание и проверьте с помощью осцилло-графа наличие импульсов на линиях шины адреса АВ11 — АВО и АВ15-АВ12. Длительность импульсов (длительность уровня логического нуля или логической единицы) на линии АВО должна составить четыре тактовых интервала (машинный цикл команды NOP), т. е. 4 мкс. Длительность импульсов на следующих линиях шины адреса последовательно удваивается. Если на какой-либо линии нет импульсов, проверьте последовательнс прохождение сигнала от вывода МП до соответствующей линии. Если сигнала нет и на выводе МП, то можно предположить либо замыкание данной сигнальной линии на какой-либо постоянный уровень, либо неисправность МП по данному выводу. Если импульсов нет ни на одной из линий шины адреса и на соответствующих выводах МП, то, скорее всего, неисправен МП. Но к тогда прежде чем забраковать МП, сначала проверьте напряжения и сигналы на всех его выводах. Желательно проверить МП. вставив его в панельку заведомо исправной МП-системы. Если сигнал исчезает по пути от МП к адресной шине, нетрудно локализовать неисправность, которая может быть вызвана следующими причинами: ошибками в логической схеме, ошибками в монтаже, случайными замыканиями или обрывами проводящих линий, неисправностью соответствующих микросхем. Прежде чем выпаивать неисправнук микросхему, убедитесь еще раз, что других причин неисправности нет, так как замена микросхемы, особенно в печатной плате, — процесс весьмг трудоемкий. Если микросхема заведомо неисправна, проще всего ее извлечь, перекусив кусачками ножки. Затем уже можно извлечь по отдельности остатки каждой ножки с помощью пинцета и паяльника и прочистить отверстия с помощью заостренной спички или высверлить тонким сверлом. Извлечь микросхему без повреждения значительно сложнее. Для этого необходимо иметь либо паяльник с многими жалами или широким жалом, либо паяльник с отсосом.
После проверки шины адреса проверьте с помощью осциллографа выдачу сигнала R (чтение) на выводе 11 микросхемы D27 и сигнала RW (обращение к памяти) на выводе 3 микросхемы D28. Если сигналов нет, проверьте наличие сигналов DBIN на выводах 10 к 13 микросхемы D27, MR на выводе 12 микросхемы D27, STSTB на ножках 4 и 13 микросхемы D29 и соответствующего машинному циклу чтения команды управляющего слова (его код 242Q) на шине данных DBO-DB7, т. е. на выводах 3, 6, 10, 13 микросхемы D9 и 2, 3, 6, 7 микросхемы D29 соответственно. Если какого-либо сигнала нет, проверьте по цепочке логических схем последовательно, придя к выводам шины данных, DBIN и SYNC микропроцессора на выводах 10, 9, 8, 7, 3, 4, 5, 6, 17, 19 соответственно. Проверьте функционирование кнопки СБРОС. При ее нажатии МП не выдает никаких сигналов, при отпускании вновь появляются описанные выше сигналы.
Поставьте переключатель К18 в положение ШАГ, нажмите и отпустите кнопку СБРОС. Проверьте тестером или логическим пробником состояние шины адреса, на которой должен быть адрес 000Q 000Q, наличие сигналов R, DBIN и RW, а также наличие кода 000Q на шине данных МП. Нажимайте кнопку К17. При каждом нажатии кнопки на шине адреса должен появляться адрес, на единицу больший предыдущего, а состояние остальных контролируемых линий не должно изменяться. Если этого не происходит, проверьте исправность схемы шагового режима (микросхемы D3I.3, D31.4, D30).
После проверки микропроцессорного блока снимите питающие напряжения, отключите резисторы, временно подпаянные к шине данных, и соберите блок памяти, состоящий из микросхем D8, D11-D15, пока не подпаивая микросхемы ОЗУ (D12, D13). Подключите питание, поставьте переключатель К18 в положение ШАГ, нажмите и отпустите кнопку СБРОС. Начинается исполнение программы монитора в шаговом режиме по машинным циклам. Проследите с помощью тестера, проверяя коды на шине данных, исполнение команд монитора, начиная с команды JMP по адресу 000Q 000Q и кончая командой IN по адресу 000Q 203Q.
Если команды исполняются в соответствии с программой и в соответствующих местах программы вырабаты ваются сигналы R, W. IN и OUT, то можно приступить к следующему этапу изготовления и отладки ПМ-ЭВМ; если же нет, тс необходимо проверять: цепь прохождения кода считываемой команды до выводов шины данных МП, правильность дешифрации адреса по сигналам выборки памяти на выводах 8 микросхем D12, D13 и выводах 14 микросхем D14, D15, правильность выдачи управляющего слова по сочетанию на выходах микросхемы D29, наличие сигнала WR на выходе МП при исполнении машинных циклов записи в память и вывода.
Проверив работу микропроцессорного блока совместно с ПЗУ в шаговом режиме, отключите питание и соберите остальную часть схемы ПМ-ЭВМ, впаяв в том числе и микросхемы ОЗУ. Подайте питание, поставьте переключатель К18 в положение АВТОМАТ, нажмите и отпустите кнопку СБРОС. Если схема собрана правильно и все вновь включенные элементы исправны, то на индикаторах портов 001 и 000 высветится адрес начальной ячейки оперативной памяти 014Q OOOQ, а индикаторы порта 002 высветят содержимое этой ячейки. Проверьте работу клавиатуры, ее цифровой и функциональной частей. Если работа соответствует описанию, приведенному в гл. 7, то дальнейшие проверки будут чисто программными, например проверка ОЗУ. Если клавиатура функционирует неправильно, в целях проверки содержимого ПЗУ выясните, не работает ли клавиша просмотра памяти И. Переведите ПМ-ЭВМ в шаговый режим, нажмите и отпустите кнопку СБРОС и при последовательном исполнении команд монитора проследите прохождение всех сигналов. На каждом шаге порт 002 будет отображать информацию на шине данных, в то время как порты 001 и 000 будут отображать информацию, выдаваемую по командам OUT в соответствующие порты. В шаговом режиме затруднительно проверить правильность функционирования программы-монитора в той части, где анализируются коды нажатых клавиш, так как имеющееся в ней обращение к подпрограмме временной задержки занимает сотни машинных циклов и мало у кого хватит терпения дойти до конца.Если неисправность не удалось обнаружить и устранить, то необходимо собрать несложное устройство — статический аппаратный эмулятор, описываемый в § 8.2. Можно и начать с его сборки, прежде чем приступать к сборке и отладке ПМ-ЭВМ, и тем сберечь немало времени. В заключение еще раз напомним, что в процессе отладки микросхемы следует вставлять и вынимать только при выключенном питании и после каждой переделки, включив питание, следует прежде всего проверить, подается ли оно на все микросхемы.
