某机载产品偶发故障告警机理分析与优化改进研究.pdf
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1、物联网技术 2023年/第8期 全面感知 Comprehensive Perception100 引 言在对某机载产品进行地面检查时发现飞机上电后偶发故障告警,无法进行自检,下电再重新上电后故障消失。产品返厂后,使用测试设备多次加电测试,该产品偶发上电后输出故障告警信号,但通过总线监控判别,该产品运行正常、数据正确1-6。为解决该问题,本文对机载产品告警原理进行研究,分析排查可能导致故障的具体原因。使用专用测试测量设备,对告警信号线路进行硬件排查、产品软件审查及分析验证,同时提出纠正措施并进行了试验 验证。1 故障告警机理概述故障机载产品由 A 模块和 B 模块组成,当产品上电时,处理器工作正
2、常。逻辑和软件成功运行后,由可编程逻辑控制离散量输出芯片,输出硬线告警信号(地/开离散量),硬线告警信号经产品面板连接器发出7-10。当产品硬线告警为接地状态,报工作正常;当产品故障或未输出接地信号时,报该产品故障。硬线告警机理如图 1所示。某机载产品偶发故障告警机理分析与优化改进研究任玉明,赵 玺(海军装备部,陕西 西安 710043)摘 要:某机载产品在工作中偶发故障告警,影响飞机任务执行。为确定产品故障原因并解决该问题,文章对机载产品告警原理进行研究,分析排查可能导致故障的具体原因。通过使用专用测试测量设备,对告警信号线路进行硬件排查、产品软件审查以及分析验证,最终确定原因是可编程逻辑缺
3、陷使得数据输出时处于亚稳态,导致产品在正常工作过程中将硬线告警信号置为故障状态。针对该故障,提出了纠正措施并进行了试验验证,对使用类似可编程逻辑的产品具有一定的借鉴和指导意义。关键词:机载产品;故障告警;可编程逻辑;时序;亚稳态;寄存器中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2023)08-0010-03收稿日期:2023-04-15 修回日期:2023-05-12DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2023.08.003图 1 硬线告警机理故障是由于硬线告警信号输出错误引起的,为了确定输出错误的原因,分析硬线告警信号的处理过程:(1)软件
4、对硬线告警信号地址(0 x100000)进行写操作;(2)可编程逻辑片选 CS 变低有效;(3)写信号 WE 变低有效;(4)将数据线上的数据转递给输出信号;(5)离散量输出芯片进行 输出。2 硬线告警信号输出错误原因排查2.1 软件排查如果存在软件故障,可能会导致产品无法正常工作或硬线告警信号无法正常输出。经查该软件已通过第三方软件测评,包括文档审查、静态分析、代码审查、动态测试和内存使用缺陷测试。发生机上故障时,通过串口进行监控,产品软件版本正确,运行正常,机上显示屏显示产品上传的总线数据均正常。假如软件设计有缺陷,则产品应稳定报故而非偶发报故,因此可以排除软件异常。2.2 硬件排查如果存
5、在硬件故障,包括印制板故障、芯片故障、板间连接器故障等,会导致软件控制命令无法输出到接口芯片,或者接口芯片不响应软件指令,使得产品误输出告警信号,出现虚警。2023年/第8期 物联网技术全面感知 Comprehensive Perception11对硬件故障可能性进行排查,经开箱并使用专用工具检查,板间连接器功能正常,无歪针、缩针、接触不良等情况;使用万用表等测试印制板、芯片及电路,通断正常,且故障发生时除硬线告警信号外,产品其他信号均未报故,据此可以排除硬件异常。2.3 可编程逻辑排查可编程逻辑设计时序如图 2 所示。图 2 可编程逻辑设计时序逻辑设计实测波形如图 3 所示。图 3 逻辑设计
6、实测波形根据时序分析和实测结果,写信号有效周期至少持续200 ns,逻辑在此期间一直将数据写入输出口,直到写信号变高。产品上电初始化工作正常时,故障告警信号(地址0 x100000 的 D0 数据位)输出 1(高电平),由于该寄存器地址 0 x100000 为共用,周期访问该寄存器的其他数据位时,会读取 D0 数据位上一周期的状态(高电平)并写入,正常状态下对地址 0 x100000 的操作如图 4 所示。图 4 正常状态输出操作在实验室重复进行上下电测试,故障可复现,在故障复现时捕获波形如图 5 所示。在写信号变为无效(高电平)时,按照可编程逻辑设计,输出控制信号寄存器 D0 数据位应持续为
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