Wbudowane samotestowanie specjalizowanych urządzeń sterowania ruchem drogowym BIST in specialized traffic control devices

Pełen tekst

(1)PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 113. Transport. 2016. &(%.!/ Politechnika Warszawska, (

(2) ,

(3). WBUDOWANE SAMOTESTOWANIE '"-7;62*1\_X$6|6-{'-$2*1; RUCHEM DROGOWYM /

(4) : 2016. Streszczenie: "

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13) drogowym !

(14) & ! %e

(15) ruchu drogowymX

(16)

(17) %

(18) stowanie

(19) !

(20)

(21)

(22)

(23) !

(24)

(25) %

(26) !adnieniem. W artykule przedstawiono metody realizacji wbudowanego samotestowania w specjalizowanych ch sterowania ruchem realizowanych

(27)

(28) ! ]

(29) +!

(30)

(31)

(32) G*+,

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39) ]

(40) Przedstawiono zastosowanie liniowych generat

(41)

(42) %

(43)

(44) +/ w generacji pseudolosowych wektorów testowych oraz tworzeniu sygnatur testowanego ]

(45)

(46)

(47) %

(48)

(49) G*+,

(50)

(51) %

(52) ] '

(53) ! < specjalizowane sterowniki ruchu, wbudowane samotestowanieX

(54)

(55) ! walne. 1. WPROWADZENIE "

(56) sterowania ruchem drogowym

(57)

(58) !, %

(59)

(60)

(61)

(62)

(63) ]

(64) /

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70) ! ! X

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78) X

(79)

(80)

(81) #

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89) ! X

(90)

(91)

(92) mikroprocesorowych. Kolejnym etapem

(93) !

(94)

(95)

(96)

(97) !

(98) PLD (Programmable Logic Device)]

(99) " %

(100)

(101)

(102)

(103) ,

(104)

(105)

(106)

(107)

(108)

(109) X

(110) rzy czym proces #!

(111)

(112) ogramowalnych ^

(113)

(114)

(115) _ porównywalny jest

(116) !

(117)

(118) . We

(119) sterownikach ruchu drogowego wykorzystano

(120) @

(121) jedynie

(122)

(123) acji

(124) #

(125) !

(126) %

(127)

(128) , jak np. wideodetekcja. $ %

(129)

(130)

(131)

(132)

(133) szerszego wykorz

(134)

(135) ! nych w budowie sterowników ruchu drogowego przedstawiono w pracach [3, 7]. Zapropo-.

(136) 152. #

(137) !. nowana tam koncepcja obejmuje wykonanie

(138) !

(139)

(140) wraz

(141) !

(142) zowanych przez niego funkcji

(143)

(144) !

(145)

(146) ! ! ]

(147) +!

(148) metody projektowania i

(149)

(150) sterowania ruchem realizowanych w opa

(151)

(152)

(153) B' (Field Programmable Gate Array),

(154)

(155)

(156)

(157)

(158) @X

(159)

(160)

(161) ach [2,3,4].

(162)

(163)

(164)

(165)

(166)

(167)

(168)

(169)

(170)

(171)

(172) ników lokalnych ruchu drogowego realizowanych

(173) dach FPGA. +

(174)

(175)

(176)

(177)

(178)

(179)

(180)

(181) G*+,

(182) (Built-In Self-Test). W strukturach BIST

(183)

(184) !

(185) generatory pseudolosowe.. 2. '"$6[2*-0-1-$2$\'-&*-1; PSEUDOLOSOWYCH

(186)

(187)

(188) !

(189)

(190)

(191) G*+,

(192)

(193)

(194) X

(195) natomiast analiza odpowiedzi bazuje na analizie sygnatury. Do generacji wektorów pseu

(196)

(197)

(198)

(199) %

(200) &

(201)

(202) ! kongruentne. B

(203)

(204)

(205) X

(206) ]

(207)

(208)

(209)

(210) stanem

(211)

(212)

(213)

(214)

(215)

(216)

(217) ]

(218) B

(219)

(220) .

(221)

(222)

(223) G*+,

(224)

(225) LFSR (Linear Feedback Shift Register). LFSR –

(226)

(227)

(228)

(229) %

(230) X

(231)

(232)

(233) !

(234)

(235) !

(236) ]

(237)

(238)

(239)

(240)

(241)

(242)

(243) ]

(244) (

(245)

(246)

(247)

(248)

(249)

(250)

(251) ]

(252)

(253)

(254)

(255)

(256)

(257) <

(258)

(259)

(260) dczepów ^

(261)

(262)

(263)

(264) _] %

(265) +/

(266)

(267)

(268)

(269)

(270)

(271) P(x)

(272)

(273)

(274)

(275)

(276)

(277) =p]

(278) @

(279)

(280)

(281) =2 nazywany jest zbiór elementów {0,1}

(282)

(283)

(284)

(285) <

(286) ^8) oraz iloczynem modulo 2 (9). (

(287)

(288)

(289) =2

(290)

(291) %

(292) v5]:. P( x) a0 x 0 a1 x1 a 2 x 2 a n1 x n1 a n x n. (1). gdzie:. a0 an {0,1} –

(293)

(294) =2; x – zmienna; aN .. %

(295) an>? wtedy liczba n jest stopniem wielomianu deg(px)]

(296) (

(297)

(298)

(299)

(300)

(301)

(302) P(x)

(303)

(304) =2, który jest podzielny tylko przez wielomian P(x) lub 1

(305)

(306)

(307) =2]

(308) )

(309)

(310) !

(311) P(x)

(312)

(313)

(314)

(315) k X

(316) %

(317)

(318) kx+1 jest podzielny przez P(x)]

(319) (

(320)

(321)

(322)

(323)

(324)

(325) P(x) stopnia n, którego okres k=2n-1..

(326) Wbudowane

(327)

(328)

(329)

(330)

(331) ! . 153. Dla potrzeb testowania wykor

(332)

(333)

(334) +/

(335)

(336)

(337) !

(338) yklu,

(339)

(340)

(341)

(342) =2. Sekwencja wektorów generowana przez LFSR

(343) X

(344)

(345) %

(346) Y -

(347) !

(348) –

(349)

(350)

(351)

(352) 00…0, gdzie okres k=1;

(353) %!

(354) !

(355)

(356) k=2n-1; -

(357) %

(358) zwrotnego. (%

(359)

(360)

(361) !

(362)

(363)

(364)

(365) %

(366)

(367)

(368)

(369) %

(370) ! ]

(371) z

(372)

(373)

(374)

(375)

(376)

(377) %

(378) X

(379) !

(380) !

(381)

(382)

(383)

(384)

(385)

(386)

(387) <

(388)

(389)

(390)

(391)

(392)

(393) ^]

(394) 1).. C1. C2. Cn. Cn-1. D Q1. D Q2. D Qn-1. D Qn. >. >. >. >. Rys. 1. +/

(395)

(396)

(397) %

(398) Y

(399)

(400)

(401) v>x. (

(402) !

(403)

(404)

(405)

(406)

(407)

(408) %

(409)

(410) !

(411)

(412)

(413)

(414)

(415)

(416) <

(417)

(418)

(419)

(420)

(421)

(422) rzutników (rys. 2). Cn. Cn-1. C1. Cn-2. D Qn. D Qn-1. D Qn-2. D Q1. >. >. >. >. Rys. 2. +/

(423)

(424)

(425) %

(426) Y

(427)

(428)

(429) v>x. Sekwencje binarne generowane przez LFSR opisuje wielomian charakterystyczny: P( x). 1 C1 x C 2 x 2 C n x n. (2). gdzie: C=0 – !

(430)

(431)

(432) %

(433)

(434)

(435) Qi; C=1 – !

(436)

(437) %

(438)

(439)

(440) Qi.. @%

(441) X

(442)

(443)

(444)

(445)

(446)

(447) X

(448)

(449) X

(450) %

(451) &

(452) %

(453)

(454)

(455)

(456)

(457)

(458)

(459)

(460) . Do budowy takich LFSR %

(461) &

(462) tablice charakterystycznych wielomianów pierwotnych

(463)

(464)

(465) %

(466) przedstawione w [9]..

(467) 154. #

(468) !. 3. SAMOTESTOWANIE SPECJALIZOWANYCH X$6|6-{STEROWANIA RUCHEM DROGOWYM Weryfikacja

(469)

(470)

(471)

(472) ! !

(473)

(474) konieczna w kon

(475)

(476) jaki

(477)

(478)

(479)

(480) ]

(481) (#

(482)

(483)

(484)

(485) X

(486) # X

(487) X

(488)

(489)

(490)

(491) ]

(492) (

(493)

(494)

(495)

(496) %

(497) %

(498)

(499)

(500)

(501)

(502) ploatacyjnych podczas jego normalnej pracy w systemie. Gy i uszkodzenia sterowników ruchu drogowego realizowanych z wykorzystaniem

(503) !

(504) B'

(505)

(506)

(507)

(508)

(509) !

(510) %

(511)

(512)

(513) #

(514)

(515) ^

(516) %

(517)

(518) _]

(519)

(520)

(521)

(522)

(523) %

(524) &

(525)

(526)

(527)

(528)

(529) !

(530)

(531) ATE (Automated Test Equipment) lub poprzez X

(532)

(533) wane elementy testowe BIST (Built-In Self-Test). Niniejsza praca zawiera

(534)

(535)

(536)

(537) towania prewencyjnego gdzie elementy BIST wbudowan

(538)

(539)

(540)

(541)

(542) ] (

(543)

(544) wej struktury BIST Y -

(545)

(546) ;",

(547) (Circuit Under Test); - generator sekwencji testowych TPG (Test Patern Generator); - analizator odpowiedzi ORA (Output Response Analizer). C

(548) G*+,

(549)

(550) %

(551) X

(552)

(553)

(554) z systemu i poddaniu procesowi testowania

(555) X

(556)

(557)

(558) (rys. 3). Bist Start. Kontroler testu. ROM sygnatura. Bist Done Fail. Generator sekwencji testowych (TPG). 0. . x (CUT). Analizator odpowiedzi (ORA). 1. : &&. : &&. Rys. 3.

(559)

(560) G*+, Y

(561)

(562)

(563) v>x. 3.1. METODY GENERACJI SEKWENCJI TESTOWYCH +

(564)

(565)

(566) ,B

(567) !

(568)

(569) !

(570)

(571) X

(572)

(573)

(574) typów i cech

(575)

(576) ]

(577) B

(578)

(579)

(580)

(581) .

(582) Wbudowane

(583)

(584)

(585)

(586)

(587) ! . 155.

(588)

(589) !

(590)

(591) v1]: deterministyczne; algorytmiczne; { { pseudolosowe; %

(592) . (

(593)

(594)

(595)

(596)

(597) X

(598)

(599) !

(600)

(601)

(602) #X

(603) zastosowanie znajduje pseudolosowe generowanie sekwencji testowych. C

(604) !

(605)

(606)

(607)

(608)

(609)

(610)

(611)

(612) , do

(613)

(614) !

(615)

(616)

(617)

(618)

(619)

(620) rejestry LFSR. Podstawowy wariant

(621)

(622)

(623) +/

(624)

(625)

(626) ego

(627) &

(628) !

(629) ] (

(630)

(631)

(632)

(633)

(634) %!

(635) przerzutnika wprowadzony

(636) !

(637)

(638)

(639) !

(640)

(641) ^]

(642) 4). LFSR. D Q. D Q >. > X1. D Q. D Q. >. >. X2. Xn-1. Xn. . &'x.*. Rys. 4]

(643) / !

(644)

(645)

(646) +/

(647)

(648) &

(649) . (

(650)

(651) !

(652)

(653) &

(654) !

(655)

(656)

(657) %

(658)

(659) !

(660) jestru jest niekorzystne ze !

(661)

(662) %

(663)

(664) ^!

(665)

(666) _. Stoso

(667)

(668)

(669)

(670)

(671)

(672)

(673)

(674)

(675)

(676) %

(677) % z nich oddzielnym rejestrem (rys. 5 _]

(678) $ %

(679) %

(680) &

(681) nie rejestru LFSR o mniejszym stopniu wielomianu ni%

(682)

(683) &

(684) z rejestrem

(685) +/ (rys. 5b)

(686)

(687)

(688)

(689)

(690)

(691)

(692)

(693)

(694) )/

(695) ^]

(696) 5c). LFSR X1. a). LFSR Xn. X1 CUT. LFSR Xn. X1. b). SR Xi. Xi+1. CUT. LFSR Xn. X1. c). Xi. Xi+1. Xn. CUT. Rys. 5]

(697) ,

(698)

(699)

(700) %

(701)

(702) &Y

(703) _

(704)

(705)

(706) +/{

(707) _

(708) +/

(709)

(710) +/; c) LFSR i XOR Y

(711)

(712)

(713) v>x. 3.2. -2\17;6\2"2*;-6;X&8X Analiza odpowiedzi testowanego

(714)

(715)

(716)

(717)

(718) z wzor

(719)

(720) %

(721)

(722)

(723) X

(724) !%

(725) !

(726)

(727) %

(728)

(729)

(730)

(731)

(732) ]

(733) (

(734) )/'

(735)

(736)

(737) !

(738)

(739) !

(740)

(741)

(742)

(743)

(744)

(745)

(746)

(747)

(748) !

(749) – pojedynczego

(750) ! X

(751)

(752)

(753)

(754)

(755) &

(756)

(757)

(758)

(759) .

(760) 156. #

(761) !. ! X

(762)

(763)

(764)

(765) X

(766)

(767)

(768)

(769)

(770) ]

(771) ,

(772)

(773) informacji w ORA [8]: koncentracja odpowiedzi; komparacja odpowiedzi; techniki licznikowe; analiza sygnatury; akumulatory; kontrola ] W architekturze BIST proponowanej dla sterowników ruchu drogowego analizatory odpowiedzi

(774) !

(775) ]

(776) (

(777)

(778)

(779) %

(780)

(781) !

(782)

(783)

(784)

(785)

(786)

(787)

(788)

(789)

(790)

(791)

(792)

(793) +/]

(794) Rejestry LFSR tworz n-bitow sygnaturX

(795)

(796)

(797) &

(798) !

(799) X

(800)

(801)

(802)

(803)

(804)

(805) !

(806) ]

(807)

(808) zastosowanie rejestru LFSR do tworzenia sygnatury przedstawiono na rysunku 6. SIRS. C1. ...011001. D Q. C2. D Q >. > X1. Cn-1. D Q > X2. Cn. D Q > Xn-1. Xn. Rys. 6. Rejestr SIRS Y

(809)

(810)

(811) v>x. /

(812)

(813)

(814)

(815)

(816)

(817) +*/+

(818) (Single Input Signature Register). (

(819) +*+/

(820)

(821)

(822)

(823)

(824) h przerzutników równy 0]

(825) +!

(826) !

(827)

(828)

(829)

(830)

(831)

(832) %

(833)

(834) +/

(835)

(836)

(837) &

(838)

(839) %

(840)

(841) n-

(842) !

(843) !

(844) ]

(845)

(846)

(847)

(848)

(849)

(850)

(851)

(852)

(853) ]

(854) ( &

(855)

(856)

(857) %

(858)

(859) !

(860)

(861)

(862)

(863)

(864)

(865)

(866) ]

(867) G

(868)

(869)

(870) X

(871) %

(872)

(873)

(874) t oddzielony od drugiego do

(875)

(876)

(877)

(878) +/]

(879)

(880)

(881)

(882)

(883) n

(884)

(885) !

(886) +/

(887)

(888) !

(889)

(890)

(891) %

(892)

(893)

(894) wielomianów charakterystycznych i wynosi p(mask) [ 2-n. +!

(895)

(896)

(897)

(898) %

(899) &

(900)

(901)

(902)

(903) &

(904) !

(905)

(906) poprzez bramki )/

(907)

(908) %

(909) &

(910) +*/+

(911)

(912) %!

(913)

(914) ]

(915) /

(916)

(917) !

(918)

(919) %

(920) ]

(921)

(922)

(923)

(924)

(925)

(926) MISR (Multiple Input Signature Register) przedstawionego na rysunku 7. Rejestr powinien !

(927) &

(928)

(929) &

(930)

(931) !

(932)

(933) %

(934) %

(935) &

(936)

(937) &

(938)

(939)

(940)

(941)

(942) $*+/]

(943) (

(944) $*+/

(945)

(946)

(947)

(948)

(949) wszystkich przerzutników równy 0]

(950) +!

(951)

(952) &

(953) !

(954)

(955) any jest w

(956) %

(957)

(958) +/

(959)

(960)

(961)

(962) &

(963)

(964) %

(965)

(966) unikalnej n-

(967) !

(968) !

(969) ].

(970) Wbudowane

(971)

(972)

(973)

(974)

(975) ! . 157. MIRS. d1. Cn-1. C2. C1. Cn. D Q. D Q. D Q. D Q. >. >. >. >. X1. Xn-1. X2 d2. dn-1. Xn dn. Rys. 7. Rejestr MISR, Y

(976)

(977)

(978) v>x. 4. IMPLEMENTACJA BIST W SPECJALIZOWANYCH STEROWNIKACH RUCHU DROGOWEGO G

(979)

(980)

(981)

(982)

(983)

(984)

(985)

(986)

(987) modeli specjalizowanych

(988)

(989)

(990) ! . Baza obejm

(991) sterowników ruchu

(992) %

(993)

(994)

(995) !

(996) , &

(997)

(998) oraz %

(999) podsystemów ITS. )

(1000)

(1001)

(1002)

(1003)

(1004)

(1005)

(1006) &]

(1007) G

(1008) zarówno na po

(1009)

(1010)

(1011)

(1012)

(1013)

(1014)

(1015)

(1016) !

(1017) '«-:@X

(1018)

(1019) %

(1020)

(1021)

(1022)

(1023)

(1024)

(1025)

(1026) X

(1027) ]Y

(1028)

(1029)

(1030) Spartan3 XC3S200 FT256 (rys. 8 _X

(1031)

(1032)

(1033) + ?-100 CP132 (rys. 8b) i innych.. a). b) Rys. 8]

(1034) C

(1035)

(1036)

(1037)

(1038) B'Y

(1039) a) XC3S200FT256; b) S3E100CP132. (

(1040)

(1041)

(1042) !

(1043)

(1044)

(1045) G*+,

(1046)

(1047)

(1048)

(1049)

(1050)

(1051) X

(1052)

(1053)

(1054)

(1055)

(1056)

(1057) 3. Przeprowadzone bada

(1058)

(1059)

(1060) !

(1061)

(1062)

(1063) G*+, w specjalizowanych s

(1064)

(1065)

(1066)

(1067) B'X

(1068)

(1069) ia zasobów przez

(1070) !

(1071) G*+,

(1072)

(1073)

(1074)

(1075)

(1076)

(1077)

(1078)

(1079) logiki BIST. (

(1080)

(1081) :@

(1082)

(1083)

(1084)

(1085)

(1086) !

(1087) '«-HDL wyspecyfikowan

(1088) !

(1089)

(1090) +/

(1091)

(1092) %

(1093)

(1094)

(1095) X

(1096) które wykorzystano jako generatory sekwencji pseudolosowych (TPG)

(1097)

(1098)

(1099) ! ste-.

(1100) 158. #

(1101) !. rowników ruchu. (

(1102)

(1103)

(1104)

(1105) %

(1106)

(1107) &

(1108) ^

(1109)

(1110) 244 _

(1111)

(1112)

(1113) dekompozycji przedstawione na rysunku 5. Przeanali

(1114)

(1115)

(1116)

(1117)

(1118)

(1119) &

(1120) !

(1121)

(1122)

(1123)

(1124)

(1125)

(1126) !

(1127) &X

(1128) : - kilka rejestrów LFSR o mniejszym stopniu wielomianu %

(1129)

(1130) &

(1131) !

(1132) (rys. 5a); - +/

(1133)

(1134)

(1135)

(1136)

(1137) +/

(1138) ^]

(1139) _{

(1140) - LFSR

(1141)

(1142)

(1143)

(1144) )/ (rys. 5c). /

(1145)

(1146)

(1147)

(1148)

(1149)

(1150) G*+,

(1151)

(1152)

(1153) wanego

(1154)

(1155) ! !

(1156) !

(1157) <<

(1158)

(1159)

(1160) ><

(1161) &]

(1162)

(1163) ,B

(1164) korzystano dwa rejestry LFSR, opisane wielomianem charakterystycznym P(x)=1+x9+x11, jest to wielomianem pierwotny 11-tego stopnia. Rejestr MISR jest opisany wielomianem charakterystycznym P(x)=1+x6+x8+x11+x12, jest to wielomian pierwotny 12-tego stopnia. $*+/

(1165) !

(1166) ><

(1167)

(1168) ! X

(1169)

(1170)

(1171)

(1172)

(1173) ]

(1174) (

(1175) Start_BIST

(1176)

(1177) X

(1178)

(1179)

(1180)

(1181) !

(1182) BIST_Done

(1183) #

(1184)

(1185)