1、 微机硬件故障诊断技术 微机故障诊断法，可以用来解决前述一些方法不能解决的微机故障诊断问题。简单地说，该方法是将微机系统按反馈环分成几节，然后独立地检查各节的工作状态。当证实某一节电路是好的以后，就进入下一节，直到环路各节的工作都正常，但系统仍有故障，则问题在连接部分。这种方法有助于找到故障所在区域例如将系统板、各种控制卡等以逻辑电路为主的部分列为“主机部分” ，将显示器、电源，等以分离模拟器件为主的部分列为“电源显示部分” ，将打印机、硬软盘驱动等列为“外设部分等” 。 常规诊断方法 （）初级诊断 逻辑探头或示波器可用来检查地址总线和数据总线上地址码器的芯片选择输出，动态刷新电路，控制台接口
2、等的活动性。，或故障可以利用单步法进行诊断。优良的特征分析程序包也能检查出有故障的芯片。然而，在使用这样的一种方法之前，应完成下面的初级检查。 检查电源。除非每个芯片加上适当的电压，否则计算机不能启动。利用万用表或电压表，检查几种关键芯片（如微处理器，和可编程序芯片）上的电压。不仅要检查供给这些芯片的电源（大部分是这种电源），而且还要检查系统中的任何其它电源。许多芯片要求一， 甚至一的直流电源。检查这些为几种关键芯片供电的特殊电源。 检查微处理器上的时钟信号。系统没有与它同上的时钟信号，便不能工作，在用时钟信号作为控制信号的之类的系统中，应检查存储器各可编程序外围芯片上的时钟信号。利用逻辑探头
3、或示波器检查时钟信号工作正常。晶体控制的时钟频率变化不太会引起再启动故障。 检查复位信号。按复位按钮时，同时观查微处理的复位输入，对于复位线相联系的可编程序外围芯片重复上述过程。若这些芯片不能正确复位，系统便不能启动。某些微处理器要求在活动状态保持数毫秒的时间，特别是在通电时需要这样做。若被测系统不能正常加电，但能用复位按钮再启动，应检查复位线上的延迟电路。 检查备用线和等待线。大多数微处理器都有备用或等待控制线。它用减缓微处理器的工作速度，以协调速度较慢的存储器和芯片的工作使这些线处于活动状态，则处理器会永远等待。检查微处理器上的这条线，使故障追查到在存储器或芯片附近的故障源。 检查暂停线和
4、保持线。许多微处理器有一条称之为暂停、保持、总线请求等的信号线。启动这条线将使处理器完成指令，然后暂停。通常，出现暂停时，地址总线或数据总线是悬浮的。这条线被其它处理器【如用于快速磁盘操作的 （ ）控制器或刷新控制器用来控制存储器若这条线搁置在活动状态，处理器便不能取出指令。检查微处理器上的这条线，并追查搁置线的根源。 检查中断线。所有的微处理器至少有一条中线。检查处理器上的中断线，并确保在再启动期间它们保持在非活动状态。如它们不是这样，便追查其根源。被搁置的中断线可能引起处理器在再启动程序期间或在再启动程序之后进行中断服务。若外部设备没有请求中断，某些系统便会中止工作。 （）出错标志信息检测
5、 在机中运行加电自检程序时，是按照系统中各功能部件的重要性依次进行检测的在没有对显示器进行正确性检测之前，不通过屏幕提供错误提示信息，而是把的口定义为输出口，在检测某一功能部件之前，先把该部件的出错标志信息输出到队口，然后再对该部件进行正确性检测，如果检测出错则停机，出错标志信息即保持在口。通过对口进行测量，便可以确定出错的原因。 在机中没有采用并行接口电路，在加电自检过程中，出错标志信息是设置在口中。其设置方法，与机相同，即先把某功能部件的出错标志信息输出到口，然后对该部件进行检测，如果检测出错，则多数情况是进入停机，出错标志信息保存在口，根据口的错误信息表，可以判断出错的功能部件。如查检测
6、无错，则对下一个部件进行同样的检测。机中的加电自检程序同机相比检测得更为细致，提供了更多的出错标志信息。因此，在系统板的维修过程中注意利用出错标志信息查找故障，可以进一步提高维修的效率。 高级诊断的方法及步骤 大多数诊断方法都假定微机或其它系统曾经正常工作过，但在微机开发中，调试和故障检修间的界线很难区分。在这种情况以及微机系统故障不明显的情况下，反馈问题是基本的。微机工作依赖于数据线上的数据字节，但数据字节又由地址线上的字所选定的或地址决定，地址字来自微处理器中的地址寄存器。进一步的问题是，微机每处理一次，数字就可能进入一个新的地址。如果一条地址或数据线开路，使它的输出保持在电平，会发生什么
7、情况。再考虑一下两条线接错的情况。无论出现哪种情况微处理机都将给出一个不正常的（可能是无用的）地址，存贮器中的给出一个不正确的数据字节（可能是一个毫无意义的指令）即使一个正确的程序，也会混乱。针对这些问题，在下面介绍一些微机硬件故障诊断的一些高级测试方法。 中只留下微处理器，而把， 和拔出开发设备中，是播在插座中时上述办法是不成问题的。但当系统已成型时，这样做就成了问题。拔去外围组件后，只留下时钟和复位电路。下一步是在数字总线上加入空操作指令。把数据线接到或上得到所需的二进制数据，指令就加入了，如图所示。注意，电源与数据线及地与数据线之间的电阻是防止给微处理器带来危险。在工作周期中，微处理器更
8、把数据送人总线，如果数据直接接到电源或地上，微处理器的数据缓冲级可能会有危险。 在数据总线上加入空操作码的另一个办法是通过三态门电路加入。门的控制线接到微处理器的读写端上，从而只有当微处理器要读数据时，三态门才打开。 数据线上加入一个空操作指令，程序计数器加，再执行一个空操作指令，程序计数再加，如此循环下去。 （）地址线上的序列计数 用图装置，微处理器应连续地查询所有地址。把分析仪的探头接到地址总线上，预置分析仪于计数功能，可以用来检查微处理工作情况。加入复位信号，检查计数值（地址）为。然后，撤去复位信号，计数值应从起顺序达到。多数微处理机会不停地执行空指令，直到查看计数值达后，地址寄存器又从
9、起顺序给出希望的转移指令。 （）检查波形 检查系统总线和控制（读、写、片选等）上的波形是很重要的。所有时序关系都应与微处理机文献或维修手册中给出的时序图相对照。进行这一工作时，任何不正确的时序、临界电平、噪声干扰都应被排除。当一新的功能加入时，应检查时基。虽然这一过程似乎没有重复的必要，但如果设计没问题，这一步花的时间并不多，如果有问题，这一步将为以后节省大量时间。 控制信号的定时是特别重要的。控制信号（如读、写、片选信号）必须在准确的时间加入。例如，如果数据总线缓冲器开启的时间太长，下一个数据字的全部或部分字节会加到数据线上。同样，如果数据总线缓冲器关闭得太早，数据字节可能没有进入总线。 临
10、界电平也可能出问题，特别在数据和地址总线上更是如此。例如，假设在正常情况下表示，但数据总线把任何大于的电平都认为是。如果数据总线电压下降，到，可能被认作， 噪声和串扰也可能使数据和地址总线及控制发生问题。例如，一条线上有噪声脉冲，幅度接近，可能被认作。如果线上要求保持，则结果就会有问题。 （）检查 一但确认微处理器功能正常（执行空操作指令，所有控制信号出入口正常，并且可以查询所有地址）就把接入系统。除数据总线外，其它都按正常接法连接，如图所示。的数据总线不连到系统数据总线上，而是用一个分析仪来监测。系统数据总线上仍保留固定的空指令。用此法微处理器连续地执行空操作指令，并顺序访问所有地址。 这时
11、，地址周期性地被访问，从而可以用分析仪来测试的数据输出。假设存在已知的信息，你能逐一观察。如果信息不是已知的，可用一个测试用代替，如果系统中有多个，用同样的方法逐一检查。 由此并非所有地址都分配给，需要在数据输出线上接一些电平上拉电路，方法是将电压通过电阻接到数据线上。有了这样的上拉电路，分配从事以外的地址将产生一个已知的数据字节（全为）， 应该记住，虽然监测的所有可能输出或许有用，但并不一定必要。如果系统中有多个，就必须进行充分的检查，证实是正常的。还应检查地址以外的地址，周期。和的定时也应予测试。一般讲除非电路有问题才监测数据总线，因为程序地址足以证实程序的正确性。即如果你把图中的每一步都
12、放到地址中，同时在地址总线上监测到地址序列，则正确的数据序列必然进入了数据总线。 虽然图的诊断程序很简单，但对典型的微机系统而言，用它来检查微处理器到数据线的连接、和控制周期是很适用的。当然，如果维修手册中有厂家设计更为精心的程序，就用厂家给定的程序。 当和单元未与系统接通之前，决不要用到转向和的指令。测试微处理器的数据链路是一个很冗长的过程。原因在于，这一链路的工作是一反馈过程，每一条指令依赖于地址，而每一个地址又依赖于原来的指令。和的接入要直接得多，而且与先后次序无关。如果先选择，则把它先接到系统中。 （）接入 接入系统后，运行测试程序，简单地检查系统的工作。当执行的读和写指令时，应特别注
13、意控制信号的时序。通常出现的问题是地址或数据总线短路，或数据线与地址短路，或产生意外的的响应。用检查程序可以测试的工作情况。一个例子发生在不接所在地址线的情况下。个字符中有一点变化，如字符中有一位的位移，都会引起问题。例如，如果你在第一块中从计数到，在第二块中会从到然后回到。下一个的计数从到，然后回到，等等。图给出了测试的典型连接方式。 图给出测试程序的流程图这一测试程序可以用来核实存贮系统工作是否正常，但不能进行每一个单元的检查。不过你可设计一个程序，数据写入每一个单元，同时读出数据。此外还应对每一地址单元中的数据进行检查。同时还应检查的时序关系。 （）接通装置 设备容易接通。由于不同系统的
14、设备有很大的不同，这里只作一般的讨论。在连接外围设备，如键盘、或控制电路之前，应先检查口。 第一步是把接通，运行测试程序。这一过程是核实系统中口的控制时序的正确性。一但时序的正确性被证实且指令可以执行，下一步就用诊断程序测试功能。 测试方法很简单，先把所有的口都置，然后使各个口为，再置回到，每次一个口。当测试输出口时，连接分析仪到各个单元上，每次一个。如果分析仪有足够的通道，连接这些通道到地址总线及控制线，如图所示。这一过程的目的是检查输出连接顺序是否正确和能否给出高和低电平输出。 输人口可用类似的方法测试。顺序是先检查每一输入为高电平时的情况，然后检查每一输入为低电平时的情况。图示出了典型输
15、人口测试程序。运行第一程序环直到被测输入进入所需状态，然后进入第二程序环。一个简单的方法是在输入口通过电阻接入高电平或低电平，如图示。 假设你选择了这方法，那么写出一个有两个环的程序。第一个环专门测试输入为低电平时的情况，第二个环测试输入为高电平情况。分析仪监示地址母线和至少一个被测的输入线（如果分析仪有能力，最好监示所有输入线）。用接地的方法，强使输入为低电平。分析仪就可以显示出当输入为高或低电平时，微处理机进入那个环。 虽然这一过程似乎很长，但写这一程序你只需费一次时间，然后这一程序就能用于系统开发的各个阶段。 徽机故障诊断举例 （）微机系统板故障诊断 系统板是计算机的核心部件，如果系统板
16、发生故障，一般来说，系统是不能投入正常运行的。为了缩小故障范围，可以将系统板槽上仅保留显示器适配器和软盘适配器（或硬盘适配器），其余的适配器从槽中拔去，目的是避免因这些适配器的总线界面器件短路而使系统板总线发生故障，这时实际是系统最小配置。在必要时，也可把所有的适配器拔掉，同时系统板开关设置存储器容量为最小（即）。这在系统板出现严重性错误时，可以这样做。 系统板常见的故障现象有：开机上电无显示、无短声、键盘不起作用、磁盘驱动器不能引导等。但就故障的性质范围可划分为四大类：电源故障、总线故障、关键性故障和非关键性故障。如：以后再产生故障，一般在屏幕上即可显示出错提示信息，这时可以围绕出错提示信息
17、，确定故障之所在。当加电自检程序运行在出错信息以前产生故障，多数情况是进入停机（死机）。遇到一台出现故障的微机，尤其是显示器没有任何显示，提示错误信息的情况下，应先判断出是系统的哪部分出了问题而造成系统故障，由于组成微机系统部分的电路都是独立的，故判别方法可采用： 排除法 交叉比较法 所谓排除法就是逐一去除系统的选插件和外部设备，直至故障现象消失。用此种方法可判别出是哪个选插件或外部设备将整个系统置成故障状态。 另外一种方法是，当你拥有另一台设备完好、工作正常的微机系统时，可将故障微机中的系统部件逐一安装在该系统中，即可判别出是哪个系统部件故障，我们称之交叉比较法。 使用以上两种方法可以非常简
18、明地鉴别出微机系统的故障部件，然后分别予以维修排除。 当确定是系统板故障后，不要急于加电维修，首先应做的是： 使用万用表测量系统板内四种电源与地的电阻值，如果发现短路则先排除短路故障，在此故障末排除前不要盲加电，否则会造成不必要的器件损坏。从系统板上取下系统板电源插头，如表所示测量系统板上脚之间的电阻值。 系统板维修技术的关键之一是对不同系统板的电路原理和工作流程应有一个清楚的了解，此外，辅助以较先进的技术检测工具，包括微机系统板检测卡，逻辑分析仪等等，这样能较快地确定故障点。对于系统板各功能模块的电路原理和工作流程在这里就不一一详述了，对一些器件不稳定引起偶发性故障的疑难问题可采用的如冷却法，电压拉偏法等等，从这里可以看出维修系统板的一些思路和方法。
