西安航空計(jì)算技術(shù)研究所 王志強(qiáng) 何 洋

江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 黃子露

PowerPC處理器是Motorola、IBM、蘋(píng)果公司共同研發(fā)的RISC架構(gòu)的處理器。PowerPC755模塊是指使用PowerPC755芯片為處理器的模塊。目前基于PowerPC755處理器的返修產(chǎn)品越來(lái)越多，故障模式越來(lái)越復(fù)雜。本文對(duì)PowerPC755模塊常見(jiàn)故障按不同功能電路進(jìn)行分類，并簡(jiǎn)單介紹其排故思路。著重介紹模塊在維修過(guò)程中遇到的問(wèn)題及處理方法，希望對(duì)PowerPC755模塊和其他PowerPC模塊的調(diào)試和維修有借鑒作用。

1 功能結(jié)構(gòu)及構(gòu)成

針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，以PowerPC755處理器為核心的產(chǎn)品基本采用了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似。PowerPC755芯片通過(guò)MPC107橋片的存儲(chǔ)器總線與SDRAM、系統(tǒng)FLASH、應(yīng)用FLASH連接通過(guò)MPC107橋片的PCI總線與串行接口，PCI總線掛2路10/100M以太網(wǎng)和LBE總線相連。模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、中斷管理、看門(mén)狗、總線控制、調(diào)試接口、測(cè)試接口等多種功能電路。

2 常見(jiàn)故障分類

對(duì)近年來(lái)維修PowerPC755模塊逐步增多，故障情況也多種多樣。對(duì)維修數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，下面對(duì)故障模式進(jìn)行分類，并列舉了一些維修過(guò)程中常見(jiàn)的故障模式及故障表現(xiàn)形式。詳見(jiàn)表1 PowerPC755模塊常見(jiàn)故障分類（表1）。

表1 PowerPC模塊常見(jiàn)故障分類

3 常見(jiàn)故障的排除

通過(guò)上述常見(jiàn)故障進(jìn)行分類可知，故障常位于某一功能電路上。排故時(shí)就要根據(jù)模塊工作原理的理解，通過(guò)一步一步的判斷，將故障定位到某一功能電路，然后對(duì)故障電路進(jìn)行針對(duì)性的測(cè)試，最終解決故障。下面將對(duì)常見(jiàn)功能電路故障進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

3.1 處理器電路故障

處理器電路包括了PowerPC755芯片及橋芯片。通常PowerPC755或橋片出現(xiàn)故障，整個(gè)模塊將處于無(wú)法工作狀態(tài)，故障現(xiàn)象為無(wú)法啟動(dòng)或測(cè)試串口無(wú)輸出。對(duì)于此類故障，應(yīng)首先關(guān)注PowerPC755芯片的時(shí)鐘、復(fù)位、電源信號(hào)，其任意一個(gè)不正常都可導(dǎo)致PowerPC755無(wú)法工作。若該三種信號(hào)正常，模塊仍無(wú)法啟動(dòng)，可對(duì)PowerPC755及107芯片的關(guān)鍵信號(hào)TS*、TA*、TT、AACK*、BR*等信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，然后連接仿真器進(jìn)一步判定故障。

常見(jiàn)的處理器故障分別為PowerPC755、107橋片脫焊和PowerPC755、107橋片失效。下面針對(duì)這兩種故障詳細(xì)說(shuō)明。

（1）PowerPC755芯片、107橋片脫焊

故障現(xiàn)象：模塊無(wú)法啟動(dòng)、偶發(fā)無(wú)法啟動(dòng)、程序運(yùn)行中死機(jī)。

此類問(wèn)題可以利用TRACE32仿真器，通過(guò)以下步驟來(lái)定位故障：

打開(kāi)TRACE32軟件，運(yùn)行CMM文件初始化107芯片。

訪問(wèn)RAM空間、UsrFlash空間、BootFlash空間，如果上述地址空間內(nèi)數(shù)據(jù)均存在跳變現(xiàn)象，并且通過(guò)輕輕按壓PowerPC755或107橋片數(shù)據(jù)可以穩(wěn)定在正確狀態(tài)，模塊可以正常啟動(dòng)，可以判定MPC755或107橋芯片存在脫焊。然后通過(guò)跳變現(xiàn)象計(jì)算出哪個(gè)信號(hào)異常，查找芯片手冊(cè)，找出脫焊引腳的位置，通過(guò)按壓的效果確定是哪個(gè)芯片脫焊。

（2）PowerPC755芯片失效

故障現(xiàn)象：監(jiān)視串口無(wú)輸出，模塊無(wú)法啟動(dòng)。

此類問(wèn)題可以利用TRACE32仿真器，通過(guò)以下步驟來(lái)定位故障：

打開(kāi)TRACE32軟件，命令框輸入“sys.up”。連接成功后，可以看到指令地址指向0xFFF00100。若連接失敗，排除JTAG口插針氧化導(dǎo)致接觸不良的情況，及供電、時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)存在異常情況，則MPC755出現(xiàn)問(wèn)題可能性最大。

（3）107橋片失效

故障現(xiàn)象：模塊無(wú)法啟動(dòng)、初始化網(wǎng)卡失敗。

通過(guò)JTAG口，連接好TRACE32仿真器。連接成功后，運(yùn)行CMM文件初始化107芯片，即對(duì)107芯片配置寄存器寫(xiě)數(shù)據(jù)。若運(yùn)行成功，則可以訪問(wèn)SDRAM、FLASH等資源；運(yùn)行失敗，則無(wú)法訪問(wèn)SDRAM等資源，初始化107芯片失敗。

若初始化107失敗，需查看0XFEC00000地址空間，看是否可以正確訪問(wèn)107配置空間，若無(wú)法訪問(wèn)，需進(jìn)一步測(cè)量TS*、TA*或AACK*信號(hào)，若CPU發(fā)出TS*信號(hào)后，107未發(fā)出TA*或AACK*信號(hào)，則107失效的可能性最大。

3.2 存儲(chǔ)器電路故障

存儲(chǔ)器電路包括FLASH、SDRAM、NVRAM等。其中FLASH又分為BootFlash和UserFLASH。對(duì)于SDRAM、NVRAM故障，可以通過(guò)對(duì)其所有空間進(jìn)行讀寫(xiě)測(cè)試判斷故障，若存在個(gè)別單元讀寫(xiě)異常，則芯片失效的可能性大。對(duì)于FLASH故障，若模塊可以啟動(dòng)，可以通過(guò)軟件對(duì)FLASH進(jìn)行片擦除、讀、寫(xiě)等手段進(jìn)行定位；若無(wú)法啟動(dòng)，可測(cè)量存儲(chǔ)器片選、讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)線等信號(hào)，多數(shù)損壞的存儲(chǔ)器芯片在對(duì)其讀寫(xiě)過(guò)程中，某一根或某幾根數(shù)據(jù)線處于半高狀態(tài)，芯片脫焊多表現(xiàn)為FLASH空間數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，若表貼芯片用放大鏡觀察FLASH引腳有明顯開(kāi)裂。

3.3 接口電路故障

接口電路包括PCI接口、串口電路、RTC電路等。通常PCI接口電路可以外掛備電子盤(pán)、網(wǎng)卡等子設(shè)備；串口電路通常為調(diào)試電路，用于調(diào)試命令輸入及調(diào)試信息輸出；RTC電路通常提供用戶要求的計(jì)時(shí)功能。對(duì)于串口無(wú)輸出故障，可通過(guò)測(cè)量串口控制信號(hào)確定是CPU死機(jī)而未訪問(wèn)串口還是串口本身輸入輸出異常。PCI接口故障通過(guò)對(duì)PCI設(shè)備的訪問(wèn)是否正常，測(cè)量PCI信號(hào)判斷；而對(duì)于RTC電路，需根據(jù)現(xiàn)象，通過(guò)測(cè)量RTC震蕩時(shí)鐘、控制信號(hào)及供電信號(hào)來(lái)定位故障。

3.4 其他電路故障

除了上述功能電路外，模塊還有一些其他的電路，例如供電電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。模塊正常工作的前提條件是電源、時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)正常，若模塊無(wú)法啟動(dòng)，首先應(yīng)檢查上述信號(hào)。

結(jié)束語(yǔ)：因?yàn)镻owerPC模塊電路復(fù)雜度高，故障類型多樣，所以要求維修人員對(duì)模塊的結(jié)構(gòu)，工作原理，板內(nèi)資源、信號(hào)來(lái)源與作用深入了解，排故思路清晰，并且善于使用工具，例如TRACE32仿真器、示波器，邏輯分析儀、Tornado調(diào)試工具等，使排故工作事半功倍。本文簡(jiǎn)單介紹了PowerPC755模塊的常見(jiàn)故障，并對(duì)常見(jiàn)故障的排故思路進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)其他PowerPC模塊的維修也有借鑒意義。