WBUDOWANE SAMOTESTOWANIE RUCHEM DROGOWYM

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 113 Transport 2016 Politechnika Warszawska, WBUOWANE SAMOTESTOWANIE RUCHEM ROGOWYM : 2016 Streszczenie: drogowym e ruchu drogowym stowanie adnieniem. W artykule przedstawiono metody realizacji wbudowanego samotestowania w specjalizowanych ch sterowania ruchem realizowanych Przedstawiono zastosowanie liniowych generat w generacji pseudolosowych wektorów testowych oraz tworzeniu sygnatur testowanego specjalizowane sterowniki ruchu, wbudowane samotestowanie walne 1. WPROWAZENIE sterowania ruchem drogowym, mikroprocesorowych. Kolejnym etapem PL (Programmable Logic evice), rzy czym proces ogramowalnych porównywalny jest. We sterownikach ruchu drogowego wykorzystano jedynie acji, jak np. wideodetekcja. szerszego wykorz nych w budowie sterowników ruchu drogowego przedstawiono w pracach [3, 7]. Zapropo-

2 152 nowana tam koncepcja obejmuje wykonanie wraz zowanych przez niego funkcji metody projektowania i sterowania ruchem realizowanych w opa (Field Programmable Gate Array), ach [2,3,4]. ników lokalnych ruchu drogowego realizowanych dach FPGA. (Built-In Self-Test). W strukturach BIST generatory pseudolosowe. 2. PSEUOLOSOWYCH natomiast analiza odpowiedzi bazuje na analizie sygnatury. o generacji wektorów pseu- kongruentne. stanem LFSR (Linear Feedback Shift Register). LFSR dczepów P(x) p 2 nazywany jest zbiór elementów {0,1} ) oraz iloczynem modulo 2 ( ). 2 5]: P( x) a x a x a x a n 1 x n 1 a x n n (1) gdzie: a 0 a {0,1} n 2; x zmienna; a N. an wtedy liczba n jest stopniem wielomianu deg(px) P(x) 2, który jest podzielny tylko przez wielomian P(x) lub 1 2 P(x) k k x +1 jest podzielny przez P(x) P(x) stopnia n, którego okres k=2 n -1.

3 Wbudowane 153 la potrzeb testowania wykor yklu, 2. Sekwencja wektorów generowana przez LFSR , gdzie okres k=1; k=2 n -1; - zwrotnego. z 1). C 1 C 2 C n-1 C n Q 1 Q 2 Q n-1 Q n Rys. 1. rzutników (rys. 2). C n C n-1 C n-2 C 1 Q n Q n-1 Q n-2 Q 1 Rys. 2. Sekwencje binarne generowane przez LFSR opisuje wielomian charakterystyczny: P 2 n ( x) 1 C1x C2 x C n x (2) gdzie: C=0 Q i; C=1 Q i.. o budowy takich LFSR tablice charakterystycznych wielomianów pierwotnych przedstawione w [9].

4 SAMOTESTOWANIE SPECJALIZOWANYCH STEROWANIA RUCHEM ROGOWYM Weryfikacja konieczna w kon- jaki ploatacyjnych podczas jego normalnej pracy w systemie. y i uszkodzenia sterowników ruchu drogowego realizowanych z wykorzystaniem ATE (Automated Test Equipment) lub poprzez wane elementy testowe BIST (Built-In Self-Test). Niniejsza praca zawiera towania prewencyjnego gdzie elementy BIST wbudowan wej struktury BIST - (Circuit Under Test); - generator sekwencji testowych TPG (Test Patern Generator); - analizator odpowiedzi ORA (Output Response Analizer). z systemu i poddaniu procesowi testowania (rys. 3). Bist Start Kontroler testu ROM sygnatura Bist one Fail Generator sekwencji testowych (TPG) 0 1 (CUT) Analizator odpowiedzi (ORA) Rys METOY GENERACJI SEKWENCJI TESTOWYCH typów i cech

5 Wbudowane 155 1]: deterministyczne; algorytmiczne; pseudolosowe;. zastosowanie znajduje pseudolosowe generowanie sekwencji testowych., do rejestry LFSR. Podstawowy wariant ego przerzutnika wprowadzony 4). LFSR Q Q Q Q X1 X2 Xn-1 Xn Rys. 4 jestru jest niekorzystne ze. Stoso- z nich oddzielnym rejestrem (rys. 5 nie rejestru LFSR o mniejszym stopniu wielomianu ni z rejestrem (rys. 5b) 5c). LFSR LFSR LFSR SR LFSR X 1 X n X 1 X n X 1 X i X i+1 X n X 1 X i X i+1 X n a) CUT CUT b) c) CUT Rys. 5 ; c) LFSR i XOR 3.2. Analiza odpowiedzi testowanego z wzor- pojedynczego

6 156 informacji w ORA [8]: koncentracja odpowiedzi; komparacja odpowiedzi; techniki licznikowe; analiza sygnatury; akumulatory; kontrola W architekturze BIST proponowanej dla sterowników ruchu drogowego analizatory odpowiedzi Rejestry LFSR tworz n-bitow sygnatur zastosowanie rejestru LFSR do tworzenia sygnatury przedstawiono na rysunku 6. SIRS C 1 C 2 C n-1 C n Q Q Q Q X 1 X 2 X n-1 X n Rys. 6. Rejestr SIRS (Single Input Signature Register). h przerzutników równy 0 n- t oddzielony od drugiego do- n wielomianów charakterystycznych i wynosi p(mask) 2 -n. poprzez bramki MISR (Multiple Input Signature Register) przedstawionego na rysunku 7. Rejestr powinien wszystkich przerzutników równy 0 any jest w unikalnej n-

7 Wbudowane 157 MIRS d 1 C 1 C 2 C n-1 C n Q Q Q Q X 1 X 2 X n-1 X n d 2 d n-1 d n Rys. 7. Rejestr MISR, 4. IMPLEMENTACJA BIST W SPECJALIZOWANYCH STEROWNIKACH RUCHU ROGOWEGO modeli specjalizowanych. Baza obejm sterowników ruchu, oraz podsystemów ITS. zarówno na po- - Spartan3 XC3S200 FT256 (rys CP132 (rys. 8b) i innych. a) b) Rys. 8 a) XC3S200FT256; b) S3E100CP Przeprowadzone bada- w specjalizowanych s ia zasobów przez logiki BIST. -HL wyspecyfikowan które wykorzystano jako generatory sekwencji pseudolosowych (TPG) ste-

8 158 rowników ruchu. 244 dekompozycji przedstawione na rysunku 5. Przeanali- : - kilka rejestrów LFSR o mniejszym stopniu wielomianu (rys. 5a); - - LFSR (rys. 5c). wanego korzystano dwa rejestry LFSR, opisane wielomianem charakterystycznym P(x)=1+x 9 +x 11, jest to wielomianem pierwotny 11-tego stopnia. Rejestr MISR jest opisany wielomianem charakterystycznym P(x)=1+x 6 +x 8 +x 11 +x 12, jest to wielomian pierwotny 12-tego stopnia. Start_BIST BIST_one Fault. Przy-,, wektorów testowych, Rys. 9. Implementacja BIST w specjalizowanym sterowniku ruchu drogowego

9 Wbudowane 159 ablica numer 1 przedstawia wyko- xc3s50vp100 sterownika z rysunku 9. Tabela zawiera parametry z implementacji samego bloku logicz- : LFSR+LFSR; LFSR+SR; LFSR+XOR. Wykorzystanie zasobów Tablica 1 Sterownik Sterownik z BIST (2xLFSR) Sterownik z BIST (LFSR+SR) Sterownik z BIST (LFSR+XOR) Bloków Slice 306/768 (39%) 334/768 (43%) 333/768 (43%) 342/768 (44%) 539/1536 (35%) 591/1536 (38%) 590/1536 (38%) 608/1536 (39%) Przerzutników 168/1536 (10%) 229/1536 (14%) 229/1536 (14%) 218/1536 (14%) WE/WY 35/63 (55%) 37/63 (58%) 37/63 (58%) 37/63 (58%) Maks. 259,336 MHz 243,724 MHz 242,014 MHz 238,607 MHz Przeprowadzone implementacje struktur BIST w specjalizowanych wania ruchem drogowym od W badanych przypadka po im- -20%. po C w terenie. Rejestr 35-ego stopnia w tym czasie wygeneruje ~ wektorów testowych. la liczbie nie z rejestrów LFSR, z TPG zbudowanymi z LFSR+XOR albo LFSR+SR, tomiast w z rejestrami SR zmniejsza wykorzystanie zasobów kombinacyjnych. Z tabeli 1 wynika, bramkami XOR nieznacznie maleje, s zasobami

10 POSUMOWANIE o realizacji prewencyjnego testowania specjalizowanych sterowników ruchu drogowego, logika sekwencyjna) powoduje, stosowanie BIST, w których generacja wektorów testowych w TPG rejestry LFSR. o do- LFSR) akceptowalne jest wykorzystanie rejestrów o stopniu wielomianu do 35. W analizatorach odpowiedzi ORA do tworzenie sygnatury dla testowanego elu zaproponowano rejestr MISR. Przeprowadzone badania architektur BIST implementowanych w specjalizowanych ste- pomimo implementacji tej dodatkowej logiki, jedynie w nieznacznym stopniu. wan Bibliografia 1. Bushnell M. L., Agrawal V.., Essentials of Electronic Testing for igital, Memory and Mixed-Signal VLSI Circuits. Kluwer Academic Publishers, New York, nr 4/2014, str ych sterowników ruchu drogowego w reprogramowalnych strukturach logicznych, Politechnika Warszawska, Prace Naukowe - Transport, z.77, str , OWPW, Warszawa, Politechnika Warszawska, Prace Naukowe - Transport, z.95, str , OWPW, Warszawa, analiza, synteza i zastosowania 6. Jha N. K., Gupta S., Testing of digital systems, Cambridge University Press, FPGA. Pomiary Automatyka Kontrola nr 7 bis 2006, str. 8-10, Agenda Wydawnicza Stowarzyszenia SIMP, Warszawa, Stroud C. E., A esigner's Guide to Built-In Self-Test. Kluwer Academic Publishers, Ward R., Molteno T., Table of Linear Feedback Shift Registers. Electronics technical report No , Electronics Group, University of Otago, 2012.

11 Wbudowane 161 BIST IN SPECIALIZE TRAFFIC CONTROL EVICES Summary: efects and errors occurring during exploitation of road traffic control devices may effect endanger the road safety, hence, testing and diagnostics of road traffic control devices is an issue of crucial significance. The paper presents the methods of execution of built-in self-testing within specialized road traffic control devices realized within programmable systems. Architecture of built-in self-test (BIST) has been presented in detail which realizes preventive testing during device idle state. Application has been shown of linear generators characterized by LFSR feedback within generation of pseudorandomized test vectors as well as obtaining signatures from system testing. Influence of various BIST structures on performance characteristics of controllers has been analyzed. Keywords: specjalized traffic control devices, BIST, programmable logic devices