張琴 王鑫 趙津偉 程敬

摘要：針對某型大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的上電不上網(wǎng)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析與定位，判定故障原因?yàn)楫a(chǎn)品使用的電源模塊啟動過快，在電源環(huán)境功率不足的條件下，模塊在上電瞬間受沖擊電流影響而無法正常工作。

關(guān)鍵詞：GJB289A；通信；啟動時(shí)間；電源環(huán)境

Keywords：GJB289A；communication；set-up time；power environment

1大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)

某型大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)（簡稱大氣機(jī)）內(nèi)部由兩個(gè)單元組成，分別包含電源組合、數(shù)字量信號組合、模擬量處理組合、離散量信號組合及中央處理機(jī)組合。兩個(gè)單元共用總線接口組合。整機(jī)原理圖如圖1所示。

大氣機(jī)的GJB289A總線通信功能通過總線接口組合實(shí)現(xiàn)?？偩€接口組合的供電由兩個(gè)單元電源組合輸出的5V2電源經(jīng)并聯(lián)后提供?？偩€接口組合接收并聯(lián)后的5V2電源，通過其內(nèi)部的線性電源轉(zhuǎn)換成3.3V后，供內(nèi)部組件使用。

總線接口組合提供GJB289A標(biāo)準(zhǔn)的雙通道多路傳輸數(shù)據(jù)總線，用于與飛機(jī)其他系統(tǒng)的交聯(lián)，并接收系統(tǒng)命令和數(shù)據(jù)并向交聯(lián)系統(tǒng)發(fā)送大氣參數(shù)?？偩€接口組合主要功能如下：

1）GJB289A標(biāo)準(zhǔn)的雙通道多路傳輸數(shù)據(jù)總線通信功能；

2）提供心跳信號，能夠接收復(fù)位信號進(jìn)行硬件復(fù)位；

3）通過16kb的雙口存儲器與宿主機(jī)交換數(shù)據(jù)；

4）具有兩路雙口RAM、協(xié)議處理器和DSP，分別與A、B通道的中央處理機(jī)組合對應(yīng)，通過內(nèi)部總線進(jìn)行通信；

5）兩路獨(dú)立的協(xié)議處理單元均能接收數(shù)據(jù)，由中央處理機(jī)組合通過提供余度控制信號控制由哪一路輸出當(dāng)前GJB289A總線數(shù)據(jù)。

總線接口組合與兩通道中央處理機(jī)組合的交聯(lián)圖如圖2所示。

2故障現(xiàn)象

大氣機(jī)用于完成機(jī)上大氣參數(shù)的計(jì)算，主要以GJB289A總線和HB6096總線的形式與機(jī)上其他設(shè)備進(jìn)行交聯(lián)，用于飛行指示、任務(wù)計(jì)算、參數(shù)記錄和飛行控制，當(dāng)GJB289A總線通信異常時(shí)，將導(dǎo)致大氣機(jī)功能下降。

大氣機(jī)在進(jìn)行機(jī)上系統(tǒng)聯(lián)試時(shí)，出現(xiàn)上電后GJB289A總線不上網(wǎng)故障，故障出現(xiàn)時(shí)HB6096通信正常，重新上下電后GJB289A總線不上網(wǎng)故障消失。

根據(jù)上述分析，由于故障時(shí)大氣機(jī)HB6096總線通信正常，因此，對大氣機(jī)GJB289A總線上電不上網(wǎng)的故障排查主要圍繞總線接口組合關(guān)聯(lián)信號及其供電關(guān)系展開。

3故障排查

3.1 其他組件排查

大氣機(jī)工作面板上設(shè)計(jì)有故障指示燈，根據(jù)大氣機(jī)的故障邏輯設(shè)計(jì)，大氣機(jī)完成上電初始化后，如果電源組合、數(shù)字量信號組合、模擬量處理組合、離散量信號組合及中央處理機(jī)組合存在故障，大氣機(jī)故障燈將點(diǎn)亮。由于故障時(shí)不存在故障燈點(diǎn)亮現(xiàn)象，因此可以排除電源組合、數(shù)字量信號組合、模擬量處理組合、離散量信號組合及中央處理機(jī)組合故障的可能。

3.2 余度控制信號排查

大氣機(jī)為雙單元設(shè)計(jì)，正常工作時(shí)僅其中一個(gè)單元對外輸出數(shù)據(jù)，另外一個(gè)單元不對外輸出數(shù)據(jù)（兩個(gè)單元均進(jìn)行相同的接收、解算等操作）。在總線接口組合邏輯設(shè)計(jì)中，其收發(fā)器的發(fā)送使能是由大氣機(jī)中央處理機(jī)組合發(fā)出的余度控制信號進(jìn)行控制的。該余度控制信號同時(shí)控制大氣機(jī)內(nèi)部GJB289A總線及HB6096總線信號的輸出。故障時(shí)大氣機(jī)HB6096總線通信正常，且實(shí)際測量故障時(shí)中央處理機(jī)組合提供的余度控制信號滿足設(shè)計(jì)要求，因此余度控制信號問題可以排除。

3.3 對于外部電源兼容性差問題的排查

故障件返廠后利用不同電源進(jìn)行通電測試，具體情況如表1所示。

綜上，因大氣機(jī)對于外部供電環(huán)境兼容性差，造成產(chǎn)品GJB289A總線上電不上網(wǎng)故障現(xiàn)象。

4故障機(jī)理分析

大氣機(jī)GJB289A總線通信功能主要由總線接口組合實(shí)現(xiàn)，總線接口組合接收到5V2電源后，通過其內(nèi)部的線性電源轉(zhuǎn)換成3.3V，供總線接口組合后端電路使用。

為了分析故障機(jī)理，利用表1中的不同電源供電測試大氣機(jī)總線接口組合的工作狀態(tài)，并監(jiān)控總線接口組合上的5V2電源及3.3V電源波動情況。

1）利用IT6720型外部直流電源供電測試

在大氣機(jī)GJB289A總線出現(xiàn)上電不上網(wǎng)故障現(xiàn)象時(shí)，5V2電源及3.3V電源的波形存在波動現(xiàn)象（見圖3），其中3.3V電源在爬升至3.3V后掉至2V后重新爬升。

2）利用專用測試設(shè)備供電測試

5V2電源及3.3V電源在建立過程中平穩(wěn)上升無波動現(xiàn)象，大氣機(jī)未出現(xiàn)GJB289A總線上電不上網(wǎng)故障現(xiàn)象。

3）利用M8852型外部直流電源供電測試

5V2電源及3.3V電源在建立過程中平穩(wěn)上升無波動現(xiàn)象，大氣機(jī)未出現(xiàn)上電不上網(wǎng)故障現(xiàn)象。

4）電源波動對于總線接口組合使用的影響

根據(jù)以上試驗(yàn)分析，由于大氣機(jī)對于外部供電環(huán)境兼容性差，當(dāng)外部電源功率不足時(shí)，造成總線接口組合上3.3V及外部并聯(lián)后的5V2電源在建立過程中出現(xiàn)波動，大氣機(jī)GJB289A總線出現(xiàn)上電不上網(wǎng)的故障現(xiàn)象。

進(jìn)一步分析5V2電源波動時(shí)對于總線接口組合使用的影響：

總線接口組合采用的FPGA芯片內(nèi)核電壓為2.5V，由5V2電源經(jīng)數(shù)字電源轉(zhuǎn)換后提供，當(dāng)數(shù)字電源輸出電壓滿足2.5V時(shí)，該芯片開始工作；

總線接口組合內(nèi)部PROM芯片電源由5V2經(jīng)數(shù)字電源轉(zhuǎn)換后提供，當(dāng)數(shù)字電源輸出電壓達(dá)到3V時(shí)滿足PROM芯片最小工作電壓的使用要求，此時(shí)PROM芯片開始向FPGA芯片加載目標(biāo)碼，由于5V2電源出現(xiàn)波動，導(dǎo)致數(shù)字電源輸出電壓在爬升至3.3V后又掉至2V，此時(shí)PROM芯片由于供電電壓低于最小工作電壓而傳輸中斷，導(dǎo)致FPGA芯片目標(biāo)碼未完成加載，F(xiàn)PGA芯片無法正常工作，最終造成總線接口組合GJB289A總線通信故障。

由于FPGA芯片需下電再上電后才能重新初始化，并控制PROM芯片啟動配置，因此故障出現(xiàn)后，當(dāng)FPGA芯片電源電壓恢復(fù)到3.3V，仍無法從PROM芯片獲取目標(biāo)碼，GJB289A總線仍無法恢復(fù)通信。

根據(jù)以上分析，總線接口組合上3.3V及外部并聯(lián)后的5V2電源在建立過程中出現(xiàn)的波動現(xiàn)象直接導(dǎo)致總線接口組合無法正常工作。

進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)5V2及外部DC28V電源在建立過程中同樣存在波動現(xiàn)象（見圖4），同時(shí)大氣機(jī)出現(xiàn)GJB289A總線上電不上網(wǎng)故障現(xiàn)象。

電源組合上使用DC/DC電源模塊生成5V電源，該型電源模塊設(shè)計(jì)輸出電壓建立時(shí)間非常短，可達(dá)μs級。由于模塊上電時(shí)間短，造成上電瞬態(tài)沖擊電流較大，導(dǎo)致外部DC28V在功率不足的條件下被拉低，進(jìn)而造成模塊自身無法正常工作，導(dǎo)致該電源模塊輸出電壓異常波動。

5）小結(jié)

綜上，在外部DC28V電壓功率不足時(shí)，大氣機(jī)在上電過程中由于電源模塊的工作特性，造成外部DC28V電源出現(xiàn)波動，使電源模塊無法正常工作，輸出的5V電壓異常波動，最終導(dǎo)致總線接口組合不能正常工作，大氣機(jī)出現(xiàn)GJB289A總線不上網(wǎng)的故障現(xiàn)象。

5結(jié)束語

機(jī)載設(shè)備集成化程度不斷提高，大氣機(jī)內(nèi)部供電關(guān)系復(fù)雜。進(jìn)行大氣機(jī)用電設(shè)計(jì)時(shí)，需綜合考慮每一個(gè)芯片的應(yīng)用環(huán)境，充分驗(yàn)證不同機(jī)載供電環(huán)境下大氣機(jī)的工作狀態(tài)，以滿足大氣機(jī)在各種機(jī)載環(huán)境下的使用要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 數(shù)字式時(shí)分制指令/響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線GJB289A-97[S].1997.