Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Ноября 2013 в 15:05, курсовая работа
Степень интеграции элементов в микросхемах на сегодняшний день очень высока. В результате этого развития появились многофункциональные микросхемы, называемые микроконтроллерами. Они могут объединять себе микропроцессор, АЛУ, порты ввода/вывода, ПЗУ, ОЗУ и т. д. С помощью таких микросхем можно создавать сложные системы управления технологическими процессами. В качестве объектов управления могут быть практически любые устройства, в том числе и трехпозиционные термостаты. Цель данной курсовой работы ознакомиться с устройством микроконтроллера ATmega 128 и получить навыки разработки управляющих устройств. А так же укрепить знания в области программной части микроконтроллера и его программирования.
1. Введение………………………………………………………………………3
2. Содержание задания (исходные данные)…………………………………...4
3. Описание элементов системы……………………………………………….5
3.1 Описание объекта управления……………………………………………..5
3.2. Описание микроконтроллера ATmega128………………………………..5
4. Описание системы индикации……………………………………………...15
4.1 Светодиоды ………………………………………………………………...15
4.2 Описание кнопок…………………………………………………………...15
5. Алгоритм управления………………………………………………………..16
6. Заключение…………………………………………………………………...17
7. Используемая литература……………………………………………………18
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Омский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Автоматики и Систем Управления»
К защите допустить
Доцент кафедры АиСУ
________А.Б.Кильдибеков
«__» __________ 2012г.
ОБСЛУЖИВАНИЕ Устройства для ремонта и тестирования компьютеров – POST Card PCI
ИНМВ.300000.000 ПЗ
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине «Обслуживание информационных систем»
Студент ИС – 7226
Л.А. Пропп
2012 год
Руководитель –
Доцент кафедры АиСУ
А.Б.Кильдибеков
Омск 2012
Задание
В курсовом проекте необходимо вычислить надежность устройства для ремонта и тестирования компьютеров – POST Card PCI: определить зависимость интенсивности отказов Post card PCI и вероятность его безотказной работы от условий эксплуатации.
Реферат
УДК 621.436
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту содержит 23 страницы, 3 таблицы, 4 источника, 1 приложение.
Цель работы: расчет надежности Post card PCI (Power On Self Test) плата расширения, имеющая собственный цифровой индикатор и выводящая на него коды инициализации материнской платы.
Пояснительная записка
к курсовому проекту выполнена
Введение…………………………………………………………
Введение
Эксплуатация любого
объекта (системы, машины) в общем
случае состоит из его эксплуатационного
использования по прямому назначению
и его эксплуатационного
Под эксплуатационным обслуживанием понимается совокупность операций, процедур и процессов, предназначенных для обеспечения работоспособности объекта (системы, машины).
В настоящем курсовом
проекте будет рассмотрена POST
POST-тестер может быть
При каждом включении питания компьютера, совместимого с IBM PC, и до начала загрузки операционной системы процессор компьютера выполняет процедуру BIOS под названием "Самотест по включению питания" – POST (Power On Self Test). Эта же процедура выполняется также при нажатии на кнопку RESET или при программной перезагрузке компьютера.
Основной целью процедуры POST является проверка базовых функций и подсистем компьютера (таких как память, процессор, материнская плата, видеоконтроллер, клавиатура, гибкий и жесткий диски и т.д.) перед загрузкой операционной системы. Это в некоторой степени застраховывает пользователя от попытки работать на неисправной системе, что могло бы привести, например, к разрушению пользовательских данных на HDD. Перед началом каждого из тестов процедура POST генерирует так называемый POST код, который выводится по определенному адресу в пространстве адресов устройств ввода/вывода компьютера. В случае обнаружения неисправности в тестируемом устройстве процедура POST просто «зависает», а предварительно выведенный POST код однозначно определяет, на каком из тестов произошло «зависание». Таким образом, глубина и точность диагностики при помощи POST кодов полностью определяется глубиной и точностью тестов соответствующей процедуры POST BIOS'а компьютера.
Следует отметить, что таблицы POST кодов различны для различных производителей BIOS и, в связи с появлением новых тестируемых устройств и чипсетов, несколько отличаются даже для различных версий одного и того же производителя BIOS. Таблицы POST кодов можно найти на соответствующих сайтах производителей BIOS: для AWARD, есть они и на сайте журнала «Радиохобби».
Последовательность действий при ремонте компьютера с использованием POST Card выглядит следующим образом:
а) выключаем питание неисправного компьютера в сеть;
б) устанавливаем POST Card в любой свободный слот материнской платы;
в) включаем компьютер и считываем с индикатора POST Card соответствующий POST код, на котором "зависает" загрузка компьютера;
г) по таблицам POST кодов определяем, на каком из тестов возникли проблемы и осмысливаем вероятные причины;
д) при выключенном питании производим перестановки шлейфов, модулей памяти и других компонентов с целью устранить неисправность;
е) повторяем пункты в, г, д, добиваясь устойчивого прохождения процедуры POST и начала загрузки операционной системы;
ж) при помощи программных утилит производим окончательное тестирование аппаратных компонентов, а в случае плавающих ошибок – осуществляем длительный прогон соответствующих программных тестов.
При ремонте компьютера без использования POST Сard пункты 2 – 4 этой последовательности просто опускают и со стороны ремонт компьютера выглядит просто как лихорадочная перестановка памяти, процессора, карт расширения, блока питания, и в довершение всего – материнской платы.
Электрическая принципиальная схема рассматриваемого POST CARD PCI приведена в приложении А. Коды устройства приведены ниже в таблице 1.
Таблица 1 — POST-коды для AwardBIOS V6.0 Medallion
Код |
Расшифровка кода |
|
91 |
Выбор сценария старта платформы |
CF |
Определение типа процессора |
C0 |
Запрет External Cache. Запрет Internal Cache. Запрет Shadow RAM. Программирование контроллера DMA, контроллера прерываний, таймера, блока RTC |
C1 |
Определение типа памяти, суммарного объем и размещение по строкам |
0С |
Проверка контрольных сумм |
C3 |
Проверка первых 256К DRAM для организации Temporary Area. Распаковка BIOS в Temporary Area |
C5 |
Если контрольные
суммы совпали, выполняемый |
B0 |
Инициализация North Bridge |
A0-AF |
Аппаратно-зависимая процедура инициализации системной логики |
E0-EF |
Ошибка в процессе инициализации системной логики |
Восстановление BIOS | |
О1 |
Подготовка Conventional Memory для операционной системы |
О5 |
Инициализация контроллера клавиатуры |
0B |
Настройка контроллера прерываний |
0D |
Поиск и инициализация VGA BIOS |
10 |
Вывод сообщения «BIOS ROM checksum error» |
11 |
Зарезервировано для
использования в будущих |
12 |
Генерация таблицы векторов прерываний |
41 |
Инициализация дисковода FDD |
FF |
Передача управления на восстановление BIOS |
|
| |
Продолжение таблицы 1 | |
Код |
Расшифровка кода |
Выполнение POST в Shadow RAM | |
Поздняя инициализация
выполняется в оперативной | |
О1 |
Распаковка XGROUP по физическому адресу 1000:0000h |
О3 |
Ранняя инициализация ресурсов Super I/O |
О5 |
Установке начальных значений переменных, задающих атрибуты изображения. |
Проверка флага состояния CMOS | |
О7 |
Проверка и инициализация контроллера клавиатуры |
О8 |
Определение типа интерфейса подключенной клавиатуры |
0A |
Процедура автоопределения клавиатуры и мыши. Финальные настройки контроллера клавиатуры с использованием регистров пространства PCI |
0E |
Тестирование сегмента памяти F000h |
10 |
Определения типа установленной памяти FlashROM |
12 |
Тест CMOS |
14 |
Процедура инициализации регистров чипсета |
16 |
Первичная инициализация бортового частотного синтезатора |
18 |
Определения установленного процессора и объем его Cache L1 и L2 |
1B |
Генерация таблицы векторов прерываний |
1C |
Проверка достоверности CMOS и батарейного питания |
1D |
Первичная настройка системы Power Management |
1F |
Загрузка из внешнего модуля XGROUP клавиатурной матрицы |
21 |
Инициализация подсистемы Hardware Power Management |
23 |
Тестирование сопроцессора.
Определение типа накопителя FDD.
Подготовительный этап для |
24 |
Процедура обновления микрокода процессора. Обновление карты распределения ресурсов |
25 |
Первичная инициализация и сканирование шины PCI |
26 |
Настройка логики,
обслуживающей линии VID (Voltage Identification
Device). Инициализация бортовой |
27 |
Повторная инициализация контроллера клавиатуры |
29 |
Инициализация APIC, входящего в состав центрального процессора. Измерение частоты, на которой работает процессор. Настройка регистров системной логики. |
Инициализация контроллера IDE | |
2A |
Зарезервировано, очистка Carry Flag |
2B |
Поиск VGA BIOS |
Продолжение таблицы 1 | |
Код |
Расшифровка кода |
2D |
Вывод на экран данных о процессоре |
33 |
Выполнение Reset для подключенной клавиатуры |
35 |
Проверка первого канала контроллера DMA 8237 |
37 |
Проверка второго канала контроллера DMA 8237 |
39 |
Тестирование страничных регистров DMA |
3C |
Настройка контроллера Programmable Interval Timer (8254) |
3E |
Инициализация Master контроллера 8259 |
40 |
Инициализация Slave контроллера 8259 |
43 |
Подготовка контроллера прерываний к работе. Прерывания запрещены, их разрешение выполняется позже, после теста памяти |
45 |
Проверка пассивности запроса немаскируемого прерывания (NMI) |
47 |
Выполнение ISA/EISA тестов |
49 |
Определение объема базовой и расширенной памяти. Программное управление режимом Writes Allocation путем настройки регистров AMD K5 |
4E |
Тестирование памяти в пределах первого мегабайта и визуализация результатов на экране дисплея. Инициализация схем кэширования для одно- и многопроцессорных систем, настройка регистров процессора Cyrix M1 |
50 |
Инициализация USB |
52 |
Тестирование всей доступной
системной памяти, включая регион
для встроенного видео |
53 |
Сброс пароля на вход в систему |
55 |
Визуализация количества обнаруженных процессоров |
57 |
Начальная инициализация ISA PnP устройств, каждому из которых назначается CSN (Card Select Number). Визуализация логотипа EPA |
59 |
Инициализация системы антивирусной поддержки |
5B |
Старт процедуры обновления BIOS с накопителя на гибких дисках |
5D |
Инициализация бортовых SIO и Audio контроллеров |
60 |
Доступ к CMOS Setup открыт |
63 |
Инициализация PS/2 Mouse |
65 |
Инициализация USB Mouse |
67 |
Использование IRQ12 устройствами PCI, если в системе PS/2 Mouse отсутствует |
69 |
Полная инициализация контроллера кэш L2 |
6B |
Инициализация чипсета согласно CMOS Setup |
6D |
Настройка ресурсов для устройств ISA PnP в режиме конфигурирования SIO |
6F |
Инициализация подсистемы гибких дисков |
Продолжение таблицы 1 | |
Код |
Расшифровка кода |
73 |
Предварительные действия по инициализации подсистемы жестких дисков. На некоторых платформах - опрос ALT+F2 для запуска AwardFlash |
75 |
Поиск и инициализация IDE устройств |
77 |
Инициализация последовательных и параллельных портов |
7A |
Программный сброс сопроцессора, запись управляющего слова в регистр FPU CW |
7C |
Установка защиты от несанкционированной записи на жесткие диски |
7F |
Вывод сообщений об ошибках. Обслуживание клавиш DEL и F1 |
Подготовка таблиц, массивов и структур для старта операционной системы Начиная с кода 82h, POST осуществляет конфигурирование системы согласно установкам CMOS. Финальная его фаза выполняется из области Shadow RAM (сегмент E800h) и завершается передачей управления операционной системе - код FFh. | |
82 |
Выделяется область в системной памяти для управления питанием |
83 |
Восстановление данных из стека временного хранения в CMOS |
84 |
Вывод на экран сообщения «Initializing Plug and Play Cards...» |
85 |
Инициализация USB завершена |
86 |
Зарезервировано, очистка Carry Flag |
87 |
Построение таблиц SYSID в области DMI |
88 |
Зарезервировано, очистка Carry Flag |
89 |
Генерация таблиц обслуживания ACPI |
8A |
Зарезервировано, очистка Carry Flag |
8B |
Поиск и инициализация BIOS дополнительных устройств |
8C |
Зарезервировано, очистка Carry Flag |
8D |
Инициализация процедур обслуживания бита четности |
8E |
Зарезервировано, очистка Carry Flag |
8F |
Разрешение IRQ12 для «горячего» подключения манипулятора «мышь» |
90 |
Зарезервировано, очистка Carry Flag |
91 |
Инициализация Legacy-ресурсов платформы |
92 |
Зарезервировано, очистка Carry Flag |
93 |
Предположительно, не используется |
94 |
Заключительные действия по инициализации основного набора логики перед загрузкой операционной системы. Завершается инициализация системы управления питанием. Снимается стартовая заставка BIOS, выводится на экран таблица распределения ресурсов. Для процессоров семейства AMD K6® выполняются специфические настройки. Обновление микрокода для процессоров семейства |
Продолжение таблицы 1 | |
Код |
Расшифровка кода |
Intel Pentium® II и выше | |
95 |
Установка режима автоматического перехода на зимнее/летнее время. Программирование контроллера клавиатуры на частоту автоповтора |
96 |
В мультипроцессорных системах
выполняются финальные |
FF |
Загрузка операционной системы |
Ряд процессов, происходящих в Award Medallion BIOS, обозначается особыми группами контрольных точек. К ним относятся: System Event codes - контрольные точки системных событий. | |
B0 |
Ошибка исключения в Protected Mode |
B1 |
Нераспознанный запрос NMI |
B2 |
Остановка в активном состоянии запроса NMI |
Power Management Debug codes - контрольные точки, возникающие в процессе выполнения сервисов APM или ACPI. | |
55 |
Энергосбережение с
отключением питающего |
66 |
Переход в режим энергосбережения с минимальным потреблением |
D0 |
Прерывание для выхода из режима энергосбережения по событию |
D1 |
Переход CPU в режим энергосбережения путем снижения его тактовой частоты |
D2 |
Режим частичного энергосбережения с использованием функций ACPI |
D3 |
System Management Interrupt для перевода в режим энергосбережения |
D7 |
Переход CPU в режим энергосбережения средствами APM-сервиса |
D8 |
Переход системы в состояние энергосбережения средствами APM-сервиса |
D9 |
Перевод системы в
состояние полного |
System Error codes - сообщения о фатальных ошибках. | |
EC |
Ошибка обслуживания ECC |
ED |
Ошибка HDD при возврате из режима энергосбережения |
EF |
Несовпадение записанных и считанных данных в сегменте F000h |
Debug codes for MP system - точки
инициализации | |
A0-A4 |
Процедура инициализации Local APIC одного из четырех установленных CPU |
F0-F4 |
Сбой одного из CPU на этапе выполнения Built-In Self Test |
Продолжение таблицы 1 | |
Код |
Расшифровка кода |
Особенности ускоренного прохождения POST | |
Для сокращения времени загрузки системы пользователь в CMOS Setup может выбрать опцию "Quick Power On Self Test". В этом случае прохождение POST будет ускорено за счет отказа от выполнения некоторых процедур (Quick Boot). | |
Схема работы Quick Boot замещает позднюю и финальную фазы POST и не отражается на работе загрузочного блока. Award Software предлагает кодификацию исполняемых процедур ускоренного прохождения POST, отличную от стандартной. Quick Boot начинается с вывода в диагностический порт контрольной точки 65h и заканчивается POST кодом 80h. Затем управление передается операционной системе с отображением обычного для Award BIOS кодом FFh. | |
65 |
Ранняя инициализация SIO контроллера, программный сброс видео контроллера. Настройка контроллера клавиатуры, тест клавиатуры и манипулятора "мышь". Инициализация звукового контроллера. Проверка целостности структур BIOS. Распаковка процедур обслуживания Flash ROM. Инициализация бортового синтезатора частот |
66 |
Инициализация кэш-памяти L1/L2 согласно результатам, полученным по команде CPUID. Генерация таблицы векторов, состоящей из указателей на процедуры обработки прерываний. Инициализация аппаратных средств Power Managment |
67 |
Проверка достоверности CMOS и батарейного питания. Настройка регистров чипсета согласно установкам CMOS. Инициализация контроллера клавиатуры в составе чипсета. Формирование переменных BIOS Data Area |
68 |
Инициализация видео системы |
69 |
Настройка i8259 контроллера прерываний |
6A |
По специальному алгоритму выполняется ускоренный однопроходный тест оперативной памяти |
6B |
Визуализация количества
обнаруженных процессоров, логотипа EPA
и вывод приглашения для |
70 |
Приглашения для входа в Setup. Инициализация PS/2 и USB Mouse |
71 |
Инициализация кэш-контроллера |
72 |
Настройка конфигурационных регистров системной логики. Формирование списка Plug and Play устройств. Инициализация FDD контроллера |
73 |
Инициализация контроллера HDD |
74 |
Инициализация сопроцессора |
Продолжение таблицы 1 | |
Код |
Расшифровка кода |
75 |
Если пользователем предписано в установках CMOS Setup, выполняется защита от записи IDE HDD |
77 |
Запрос пароля и вывод сообщения: «Press F1 to continue, DEL to enter Setup» |
78 |
Инициализация BIOS дополнительных устройств на шинах ISA и PCI |
79 |
Инициализация Legacy ресурсов платформы |
7A |
Генерация корневой таблицы RSDT и таблиц устройств DSDT, FADT и т.п. |
7D |
Поиск информации о разделах загрузочных устройств |
7E |
Настройка служб и сервисов BIOS перед загрузкой операционной системы |
7F |
Установка флага NumLock согласно CMOS SetUp |
80 |
Передача управления операционной системе |
Выполнение POST в режиме энергосбережения | |
Одно из состояний платформы, когда содержимое оперативной памяти сохраняяется на жестком диске, называется Hibernate. В спецификации ACPI ("Advanced Configuration and Power Interface Specification", Revision 2.0a от 31/03/2002) оно определяется как режим энергосбережения S4 (Non-Volatile Sleep). Возврат к полноценному функционированию предполагает особый способ прохождения POST. Схема работы ACPI S4, как и при ускоренном старте, замещает позднюю и финальную фазы POST. Существенным моментом становится проверка в загрузочном блоке сценария старта. В зависимости от того, в каком ACPI состоянии находится система после аппаратного сигнала Reset, принимается решение о выходе из состояния S4, который начинается с вывода в диагностический порт контрольной точки 90h и заканчивается POST кодом 9Fh. | |
90 |
Ранняя инициализация SIO контроллера, программный сброс видео контроллера. Настройка контроллера клавиатуры, тест клавиатуры и манипулятора "мышь" |
91 |
Проверка достоверности CMOS и батарейного питания |
92 |
Инициализация регистров системной логики и бортового синтезатора частот |
93 |
Инициализация кэш-памяти по информации CPUID |
94 |
Генерация таблицы векторов, состоящей из указателей на процедуры обработки прерываний. Инициализация аппаратных средств Power Managment |
95 |
Сканирование PCI шины |
96 |
Инициализация встроенного контроллера клавиатуры |
97 |
Инициализация видео системы |
98 |
Вывод сообщений VGA адаптера |
Окончание таблицы 1 | |
Код |
Расшифровка кода |
99 |
Проверка первого канала контроллера DMA8237 путем записи и контрольного считывания регистров базового адреса и длины блока пересылки |
9A |
Настройка i8259 контроллера прерываний |
9B |
Инициализация PS/2 и USB Mouse. Распаковка ACPI кода. Инициализация кэшконтроллера |
9C |
Настройка конфигурационных регистров системной логики. Формирование списка Plug and Play устройств. Инициализация FDD и HDD контроллеров |
9D |
Резервирование PM-региона в системной памяти не выполняется, если таковой создан в Shadow RAM или SMRAM. В некоторых случаях требуется повторная, завершающая инициализация USB шины, выполняемая при отключенной кэшпамяти L1 |
9E |
Настройка Power Management, входящей в состав системной логики. Инициализация схем генерации SMI и установка вектора SMI. Программирование ресурсов, отвечающих за мониторинг системных событий PM |
9F |
С помощью операции запрещения и разрешения очищается кэш-память L1/L2 и восстанавливается ее актуальный размер. Настройки управления режимом энергосбережения, заданные в CMOS Setup, сохраняются в PM RAM. Для мобильныплатформ выполняется проверка возврата к полноценному функционированиюпосле отключения всех питающих напряжений (режим Zero Volt Suspend) |
Качество и надежность POST CARD PCI неотъемлемо связано со своевременным и профессиональным обслуживанием.
Техническое обслуживание, которое необходимо проводить в процессе использования POST CARD PCI, включает в себя следующие виды работ:
– визуальный осмотр внешнего состояния:
1) проверка электрических соединений блоков и узлов;
2) проверка состояния плат и прочих компонентов;
3) проверка конденсаторов по постоянному напряжению;
– очистка от пыли электронных блоков и дорожек;
– проверка основных режимов работы:
1) нормальный режим;
2) работа в режиме диагностики (указания кодов);
– проверка работы системы сигнализации и мониторинга;
– визуальный осмотр.
Профилактическое обслуживание (2 раза в год) включает в себя:
– очистка POST CARD PCI от пыли и грязи;
– измерение параметров входной, выходной электрической сети, характера нагрузки;
– проверка соединений (пайки);
– проверка правильной работы POST CARD PCI;
– проверка электронных плат и цепей диагностики;
– проверка и тестирование заранее исправной платы.
При расчете надежности элементов и систем можно выделить следующие этапы:
1 этап. Общую схему системы разбивают на отдельные элементы. Каждый элемент системы рассматривается как сложный составной элемент для расчета надежности. Элемент системы разбивают на комплектующие, для каждой из которых существует показатель надежности.
2 этап. Формируется понятие отказа для отдельных комплектующих элементов и системы в целом. В процессе эксплуатации материалы, из которых изготовлены комплектующие элементы, стареют и меняют свои свойства. На параметры всех комплектующих элементов устанавливаются допуски, выход за которые означает, что элемент отказал в связи с постепенным отказом.
Для составных элементов понятие отказа формируется исходя из значения основного параметра этого элемента. Для системы в целом отказом можно считать нарушение маршрутизации и т.п.
3 этап. Составляется логическая схема расчета надежности.
Для расчета надежности необходимо использовать последовательную схему, в этом случае при отказе одного элемента отказывает вся система. Эта схема называется схемой основного соединения. Кроме неё используется параллельное соединение, мостиковое. Для сложных систем используют комбинацию перечисленных схем.
4 этап. Определяются характеристики безотказности для всех групп элементов, имеющих основное соединение. Расчет проводится отдельно для восстанавливаемых и невосстанавливаемых элементов, при этом учитываются условия эксплуатации, электрическая нагрузка, цикличность работы и т. п.
Характеристики отдельно определяются по внезапным и постепенным отказам.
5 этап. Определяются характеристики восстановления для всех групп элементов, имеющих основное соединение и которые подлежат восстановлению.
6 этап. Определяются характеристики надежности с учётом резервирования.
Внезапный отказ – это отказ, который характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта. Внезапные отказы происходят под воздействием внешних и «внутренних» факторов. К внешним факторам относятся температура вокруг объекта, изменение давления окружающей среды, различные перегрузки по напряжению, помехи, механические воздействия, амплитуда и частота вибрации. «Внутренними» факторами считаются ошибки, допущенные при проектировании и производстве. Для устранения «внутренних» факторов необходимо проверять все элементы перед сборкой и саму технологию сборки.
Различают два вида расчётов надежности при внезапных отказах в зависимости от полноты учитываемых факторов, при этом считается, что отказы независимые, т.е. отказ одного объекта системы не зависит от отказов других объектов.
Предварительный расчет производится, когда разрабатывается принципиальная схема.
Целью расчёта является
определение рационального
Интенсивность отказов всей схемы равняется сумме интенсивностей отказов всех элементов. Интенсивность отказов элемента определяем по формуле:
где – интенсивность отказа элемента;
– интенсивность отказа элемента при нормальных условиях эксплуатации;
– коэффициент, учитывающий условия эксплуатации.
Существуют справочники, в которых представлены значения λномин j, полученные при нормальных условиях эксплуатации.
Основные типы условий эксплуатации и соответствующие им коэффициенты приведены в таблице 1.
Коэффициент kλ1 учитывает влияние вибраций.
Информация о работе Разработка микропроцессорного устройства управления