2.3 Geräteeinstellung Lötbrücken

2.3.1 Zweck der WAIT-Erzeugung

Speicherschaltkreise benötigen vom Anlegen der Chipselect- und Adreßsignale bis zur Bereitstellung der Daten am Ausgang eine gewisse Zeitspanne (Zugriffszeit). Der Aufbau der Lese- und Schreibzyklen der CPU berücksichtigt diesen Umstand. In der Abbildung 4 ist der Fall mit der kürzesten Zeitreserve (Operationscodeholezyklus) dargestellt.

In bestimmten Fällen reicht die von der CPU vorgegebene Zeit aber nicht aus. In solchen Fällen kommt es zu Funktionsstörungen durch falsch gelesene Daten bzw. Befehle. Ursachen hierfür können Speicher mit besonders ungünstigen Zugriffszeiten, Einschwingvorgänge auf den Signalleitungen und Laufzeiten von zusätzlich im Signalweg befindlichen Treiberschaltkreisen sein. Als eine für das KC-System spezifische Ursache kommt die Verzögerungszeit der Modulprioritätskette hinzu. Falls sich die Ursache nicht unmittelbar bekämpfen läßt, bietet die CPU die Möglichkeit, die Zeitreserve künstlich zu vergrößern (siehe unterer Fall der Abbildung 4).

Hierzu muß zum entsprechenden Zeitpunkt auf der WAIT-Leitung ein Low-Impuls angelegt werden (Literaturhinweis: /3/, /4/)

2.3.2 Mögliche WAIT-Betriebsarten des Bustreiberaufsatzes

Im Normalfall wird bei jedem Operationscodeholezyklus, der auf einen im D002 befindlichen Modul oder einen darüber stehenden Aufsatz zugreift, ein WAIT ausgelöst. Dieses WAIT stellt eine Sicherheitsreserve dar, die nicht in jedem Fall gebraucht wird. Es wird dadurch aber gewährleistet, daß der Aufsatz mit jedem industriell gefertigten Modul funktioniert. Als kritisch in seinem Zugriffsverhalten hat sich der in einigen Modultypen eingesetzte EPROM U 2716 erwiesen.

Falls die vorhandenen Module kein WAIT erfordern, besteht die Möglichkeit, dieses mittels einer Lötbrücke abzuschalten. Hierzu muß die Brücke RB 01 um 90 Grad gedreht eingesetzt werden (siehe Bild 5). Die Lage von RB 02 und RB 03 ist für diese Betriebsart unwesentlich und kann so bleiben, wie sie gerade ist.

Es besteht auch die Möglichkeit, das WAIT auf die anderen Arten von Prozeßzugriffen (normale Schreib- und Lesezugriffe auf Speicher und I/O-Bausteine) zu erweitern, welche auf die im D002 steckenden Module bzw. auf darüber stehende Aufsätze zugreifen. Diese Möglichkeit ist aber sicher nur in seltenen Ausnahmefällen sinnvoll. Hierzu sind RB 02 und RB 03 in die beiden benachbarten freien Bestückungspositionen (von RB 02-3 und RB 03-1 nach RB 02-1 und RB 03-3) umzusetzen, RB 01 bleibt in "Normalstellung".

Das WAIT ist bei Programmlaufzeiten zu beachten, z. B. bei der Realisierung von Zeitschleifen durch Dekrementieren von Registern. Wenn das aufsatzinterne WAIT völlig abgeschaltet ist, ist der Modul Development ohne Einschränkung im Bustreiberaufsatz einsetzbar. Bei Betrieb mit WAIT ist die Schrittbetriebsfunktion des Testmonitors nicht nutzbar, sofern der Modul im Aufsatz steckt.

2.3.3 Einstellen der Geräteadresse

Im Normalzustand hat der Bustreiberaufsatz die Geräteadresse 1. Wenn mehrere Aufsätze an einem Grundgerät betrieben werden sollen (funktioniert mit bis zu 3 Aufsatzgeräten, garantiert bis zu 2 Aufsätzen), müssen diese unterschiedliche Geräteadressen haben. Hierbei ist zusätzlich zu beachten, daß das Gerät mit der niedrigsten Geräteadresse unmittelbar auf dem Grundgerät steht und die nachfolgenden Geräte in der Reihenfolge der Adressen darüber angeordnet sind (unten das Gerät mit der niedrigsten Adresse, oben das mit der höchsten Adresse). Beim Einsatz gleichartiger Aufsatztypen ist es also erforderlich, bei einem Teil der Geräte, die Geräteadresse umzustellen.

Für die softwaremäßige Handhabung der Gerätekonfiguration ist es sicher am zweckmäßigsten, unmittelbar aufeinanderfolgende Adressen (1-2-3) zu wählen, aber es sind auch Anordnungen mit "Lücken" zwischen den Adressen möglich (z. B. 1-2-E). Die Geräteadresse F ist für den D004 vorgesehen und sollte deshalb beim D002 nicht verwendet werden. Das Einstellen der Geräteadresse erfolgt analog zur WAIT-Einstellung mit Lötbrücken auf der Leiterplatte Treiber 1 (siehe Bild 5). Es sind vier Bestückungspositionen für Brücken (RB 04 bis RB 07) vorgesehen, die, je nach gewünschter Adresse, gemäß Tabelle 2, zu bestücken sind.

 

Lötbrücken

Bild 5: Lötbrücken zum Einstellen der Geräteadresse und der WAIT-Betriebsart
(Klicken Sie bitte auf das Bild, um es mit doppelter Auflösung zu sehen.)

 

WAIT RB 01 RB 02-3 RB 03-1 RB 02-1 RB 03-3
ohne 2-3 beliebig
nur bei M1
(Grundstellung)
2-1 o-o o-o o o o o
alle Zugriffe 2-1 o o o o o-o o-o


Tabelle 1: Lötbrücken zum Einstellen der WAIT-Betriebsart
(o o ... Brücke offen/unbestückt, o-o ... Brücke geschlossen/bestückt)

 

Geräteadresse RB 04 RB 05 RB 06 RB 07
1 o o o o o o o o
2 o-o o o o o o o
3 o o o-o o o o o
4 o-o o-o o o o o
5 o o o o o-o o o
6 o-o o o o-o o o
7 o o o-o o-o o o
8 o-o o-o o-o o o
9 o o o o o o o-o
A o-o o o o o o-o
B o o o-o o o o-o
C o-o o-o o o o-o
D o o o o o-o o-o
E o-o o o o-o o-o
F o o o-o o-o o-o


Tabelle 2: Lötbrücken zum Einstellen der Geräteadresse
(o o ... Brücke offen/unbestückt, o-o ... Brücke geschlossen/bestückt)

2.4 Verwendung des M 005 USER im D 002

Im KC-System besteht mit dem USER-Modul M 005 die Möglichkeit, anwenderspezifische Module, wie beispielsweise spezielle Interfacebaugruppen zu realisieren.

Ein großer Teil dieser Module besitzt nicht die in den serienmäßigen Modulen vorhandene Modulsteuerung. Hierbei sind in Verbindung mit dem D 002 Besonderheiten zu beachten.

Falls bei einem solchen Modul IEO, IEI, MEO und MEI überhaupt nicht beschaltet sind, kann es bereits im Grundgerät Probleme geben, wenn dieser Modul nämlich im Grundgerät im rechten Schacht steckt. Wenn dann im linken Schacht ein "normaler" Modul steckt, bekommt dieser an seinem MEI-Eingang einen undefinierten Pegel, weil im Grundgerät der am Bild 3b ersichtliche Widerstand fehlt.

Falls keine anderweitige Beschaltung vorhanden ist, sollte wenigstens im Modul eine direkte Verbindung zwischen Ein- und Ausgang der Interruptkette (am Steckverbinder Anschluß 10 A und 10 B) bzw. der Modulprioritätskette (Anschluß 24 B und 24 A) realisiert werden. Dadurch wird zumindest die passive Weitergabe der Kettensignale gewährleistet. In Verbindung mit dem D 002 oder einem anderen Aufsatzgerät genügt das aber noch nicht, weil die Signale der Prioritätsketten für die Richtungssteuerung der Datentreiber genutzt werden. Wenn ein angesprochener Modul keinen LOW-Pegel auf seinem MEO-Ausgang erzeugt, wird er von der Treibersteuerung nicht berücksichtigt.

Ein in einer Gerätekonfiguration mit Aufsatz einsetzbarer Modul muß ein LOW-aktives internes MEO-Signal bereitstellen, wenn er angesprochen wird. Dieses muß im Modul mit dem MEI-Signal UND verknüpft werden und das verknüpfte Signal an den MEO-Ausgang des Moduls geführt werden.

Durch diese Maßnahme wird der Modul zwar prinzipiell im Aufsatz verwendbar, es gibt aber noch Probleme, wenn ein zweiter Modul vorhanden ist, welcher den gleichen Adreßbereich belegt. Dieser zweite Modul kann dann niemals ohne Komplikationen angesprochen werden, weil der selbstgebaute Modul den Adreßbereich dann ständig blockiert.

Dieser Effekt läßt sich beseitigen, in dem bei der Chip-Select-Bildung das MEI mit einbezogen wird, so daß der Modul bei MEI-low nicht wirksam wird. Der selbstgebaute Modul wird dann in der Prioritätskette nach dem industriell gefertigten eingeordnet. Auf diese Weise kann durch Ein- und Ausschalten des industriellen Moduls die Doppelbelegung des Adreßbereiches beherrscht werden.

Bei der Interruptkette sollte, sofern sich auf dem Modul eine Interruptquelle befindet, ein Umgehungsgatter vorgesehen werden.

Die letzten Schritte, die jetzt noch zur vollwertigen Modulsteuerung (siehe Bild 6) fehlen, sind die Abschaltbarkeit der Module und die Strukturbyteerzeugung durch den Modul.

Für beide Zwecke wird die ausdecodierte Adresse 80H zusätzlich mit den beiden (Low-aktiven) Signalen /IORQ (Anschluß 9B) und /MAD (Anschluß 25A am Steckverbinder) verknüpft, benötigt. Durch zusätzliche Verknüpfung mit /WR entsteht im Taktsignal für ein bzw. mehrere D-Flip-Flops (DFF), welche die Schaltfunktionen (Ein- bzw. Ausschalten, Adreßumschaltung) übernehmen.

An die Dateneingänge der DFF werden über Vorwiderstände 100 Ohm die der Ansteueraufgabe entsprechenden Datenleitungen gelegt.

Durch Beschaltung der Reseteingänge des DFF mit einem RC-Glied werden diese beim Einschalten in einen definierten Zustand gesetzt.

Für die Strukturbyteerzeugung wird das o. g. Ansteuersignal mit /RD verknüpft und zur Ansteuerung von open-collector-Gattern verwendet, welche in Abhängigkeit vom gewünschten Strukturbyte bestimmte Datenleitungen auf Low-Pegel ziehen. Bei der Realisierung des Moduls sollte beachtet werden, daß durch den Modul die Signalleitungen mit je einer Low-Power-Schottky-TTL-Last (0,4 mA) belastet werden dürfen. Eventuell sind im Modul Treibergatter einzusetzen.

Es gibt zwar in der Praxis Fälle, in denen es auch mit höherer Belastung "geht", aber man sollte daran denken, daß in den Modulschächten des Grundgerätes unmittelbar die ungetriebenen Signalleitungen direkt von der CPU anliegen.

3. Reparatur des Gerätes

3.1 Strategie der Fehlersuche


In der verfügbaren Dokumentation fehlt leider die Seite 13 und damit der Abschnitt 3.1 "Strategie der Fehlersuche". Wer aushelfen kann, melde sich bitte bei Jörg Linder. ( Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. )


3.2 Reparaturhinweise (mechanisch)

3.2.1 Bustreiberaufsatz

Nach Abschrauben beider Gehäuseschalen sind alle Baugruppen zugänglich. Um an die Treiberleiterplatten beidseitig heranzukommen, beispielsweise zum Wechseln eines defekten Bauelementes, genügt es, eine der beiden Treiberleiterplatten von den Führungsschienen abzuschrauben und aus dem Gerät herauszuklappen. Ein Herausnehmen des kompletten Treiberleiterplattenverbundes aus dem Gehäuse ist ohne Lötarbeiten nach Abziehen des Netzteilsteckverbinders und Lösen der Klemmverbindung in der Masseleitung möglich, aber in den meisten Fällen nicht erforderlich.

Falls fehlende bzw. schadhafte Kreuzschlitzschrauben für die Gehäuseschalenbefestigung ersetzt werden müssen, ist darauf zu achten, daß der Ersatz nicht länger als die Originalschrauben ist (6 mm). Hierauf ist insbesondere bei der linken hinteren Schraube an der Unterschale zu achten, weil dort bei Verwendung längerer Schrauben Kurzschlußgefahr an den Pins vom Schaltkreis D 50002 (Typ DL 038) besteht.

Beim Wiederzusammenbau eines reparierten Gerätes ist darauf zu achten, daß keine Leitungen eingeklemmt werden. Hiervon sind insbesondere die Masseverbindungen zwischen beiden Treiberleiterplatten betroffen (Einklemmen zwischen Netzteilstecker und unterer Treiberleiterplatte bzw. zwischen Schiene und Leiterplatte).

Hierbei kann einerseits die Isolierung beschädigt werden und andererseits die Leiterplatte aus ihrer normalen Lage gedrückt werden, wodurch das Stecken von Modulen und Geräteverbinder erschwert wird.

Weiterhin ist auf die Anschlußdrähte des Netztrafos zu achten, die zwischen Oberschale und Trennwand (Sekundärwicklung) bzw. Oberschale und Sicherungskappe (Primärwicklung) eingeklemmt werden könnten.

Bei Reparaturen im Netzteil müssen der Schutzisolierung der netzspannungsführenden Teile dienende Maßnahmen dem Originalzustand entsprechend wieder hergestellt werden. Hierzu gehört die vollständige Überdeckung der zur Netztaste führenden Leitungen mit Isolierschlauch.

Schrauben sind gegen unbeabsichtigtes Lockern zu sichern (Federringe, Sicherungslack).

3.2.2 Geräteverbinder

Störungen am Geräteverbinder sind hauptsächlich auf Verschmutzung der Kontakte zurückzuführen. Hierbei ist folgendes zu beachten (gilt sinngemäß auch für die anderen Steckverbinder des Systems):

  • Die Oberflächenveredelungsschicht der Kontaktteile darf nicht durch die verwendeten Hilfsmittel zerkratzt werden. Schleifpapier oder spitze Gegenstände sind also ungeeignet.
  • Werden für die Reinigung Lösungsmittel verwendet, dürfen diese die verwendeten Plastwerkstoffe nicht angreifen (z. B. Spiritus - geeignet, Azeton - ungeeignet).

Die Lötstellen der Steckverbinder sind nach Abschrauben des Deckels zugänglich und können somit im Bedarfsfall bei Unterbrechungen nachgelötet werden.

Falls eine Buchsenleiste durch Verschleiß unbrauchbar geworden ist, lohnt sich das Auswechseln nicht, weil es erstens mit einem hohen Arbeitszeitaufwand verbunden ist, zweitens die flexible Leiterplatte zu stark geschädigt wird und drittens die andere Buchsenleiste vermutlich einen ähnlichen Verschleißzustand haben wird und dann auch bald ausfällt.

In einem solchen Fall ist es günstiger, einen neuen Geräteverbinder zu verwenden.

3.3 Reparaturhinweise (elektrisch)

3.3.1 Netzteil

Bei jeder Reparatur eines D002 sollten die Betriebsspannungen kontrolliert werden. Die zulässigen Toleranzen sind in folgender Tabelle zusammengefaßt:

Nennspannung min. Laststrom max. Laststrom Toleranz

5 P 0 1,2 A +/- 5 %
12 P 0 400 mA +/- 10 %
5 N 0 20 mA +/- 10 %

Tabelle 2

Falls eine Spannung fehlt oder einen falschen Wert hat, kann das am Netzteil selbst oder an einem Fehler (Kurzschluß, Überlastung) auf dem Treiberleiterplattenverbund liegen.

Diese Fälle lassen sich unterscheiden, indem man den Netzteilsteckverbinder vom Leiterplattenverbund abzieht (Netzteil nur kurzzeitig im Leerlauf betreiben). Das Netzteil ist mit dem im KC 85/3 eingesetzten identisch. Reparaturhinweise sind in der entsprechenden Serviceanleitung /1/ zu finden.

Falls der Fehler nicht im Netzteil liegt, ist er auf den Treiberleiterplatten zu suchen.

Sofern der Fehler nicht offensichtlich ist (sichbare Kurzschlüsse, ungewöhnlich heiß werdende Bauelemente) hilft zur Fehlereinkreisung nur ein schrittweises Abtrennen von Stromversorgungsleiterzügen.

Bei der Suche nach solchen Fehlern sind auch die Stützkondensatoren zu beachten. Exemplare mit abgebrochenen Ecken verursachen manchmal Kurzschlüsse. Bei der Untersuchung der Stromversorgung sind auch auf der Leiterplatte Treiber 1 die Leiterzüge zu beachten, die die 12 P- und 5 N-Anschlüsse beider Buchsenleisten untereinander verbinden. Sie verlaufen zwischen beiden Anschlußreihen der Steckverbinder.

An dieser Stelle kann es Kurzschlüsse mit Logiksignalen geben, welche Ausfälle von Schaltkreisen im Aufsatz und defekte Module zur Folge haben können. Aus diesem Grund ist auch in der Prüfstrategie eine Vorprüfung der Stromversorgung ohne Module vorgesehen, bei der in "verdächtigen" Fällen eine Verkopplung der Signalleitungen mit 12 P bzw. 5 N prophylaktisch mit überprüft werden kann.

Ein solcher Fall liegt beispielsweise vor, wenn ein oder mehrere Module beim Einsatz im zur Reparatur gebrachten Aufsatz ausgefallen sind.

3.3.2 Fehlersuche bei Busleitungen

Bei den durch das Gerät geführten Busleitungen können folgende Fehler auftreten: Leiterzugunterbrechungen, Kurzschlüsse zwischen verschiedenen Leitungen, defekte Treiberschaltkreise und Fehler der pull-up- und Serienwiderstände.

Feststellbar sind solche Fehler durch eine oszillografische Kontrolle der an den Modulschächten und am EXPANSION INTERFACE vorhandenen Logiksignale. Hierbei sind auch solche Signale zu überprüfen, die im Regelfall von den Modulen nicht benötigt werden (/BI, /ZI, /HELL). /HELL läßt sich prüfen, indem es kurzzeitig mit Masse verbunden wird. Hierbei muß der Bildschirm des angeschlossenen Computers auf der ganzen Fläche hellgetastet werden (Vordergrundweiß).

Die Sollpegel der Busleitungen sind: 0,4 V für Low, 2,4 V für High. Dazwischenliegende Pegel sind fehlerhaft. Ein typischer Fall für ihr Auftreten ist eine Verkopplung zwischen zwei Signalleitungen. Ein Signalverlauf mit mehr als zwei Pegelstufen (siehe Bild 7) deutet immer auf eine solche Verkopplung hin.

Hierbei ist zu beachten, daß eine Verkopplung nicht nur innerhalb der Busleitungen auftreten kann, sondern es kann auch eine Verkopplung zwischen einer Busleitung und einer internen Verbindung der Steuerleitungen geben.

Leitungsunterbrechungen, bei denen der Signalweg von der Signalquelle abgetrennt ist, lassen sich leicht von anderen Fehlern unterscheiden, indem man versucht, die "zweifelhafte" Leitung über einen Widerstand von etwa 1 Kiloohm, der an 5 P bzw. Masse angeschlossen ist, auf einen definierten Pegel zu ziehen. Wenn das ohne weiteres möglich ist, liegt eine Leitungsunterbrechung vor (in den Tristatezustand geschaltete Treiberausgänge kommen im Normalfall beim D002 nicht vor).

Läßt sich mit dem Widerstand überhaupt keine Pegeländerung erreichen, hat die Leitung einen Schluß mit Masse bzw. Betriebsspannung.

Verursacht der Widerstand auf der Signalleitung mit dem fehlerhaften Pegel eine kleine Änderung, kann der Treiberschaltkreis defekt sein. Hierbei ist aber noch zu prüfen, ob der Schaltkreiseingang richtig angesteuert wird.

Wenn das nicht der Fall ist, muß die Übertragungsstrecke vom Computerausgang bis zum Treibereingang überprüft werden. Neben den Schaltkreisen und den Leitungen selbst kommen als Fehlerquelle auch die Serienwiderstände (100 Ohm) in den Signalleitungen und die pull-up-Widerstände (z. B. bei den Datenleitungen, /INT, IEI, IEO, MEI, MEO in Betracht).

Zu große Werte der Serienwiderstände und zu kleine Werte der pull-up-Widerstände können zu fehlerhaften Logikpegeln, insbesondere zu großem Low-Pegel, führen.

Neben "echten" Bauelementefehlern, z. B. lockere Anschlußkappen, sind hier auch bei der Kontrolle der Geräte unbemerkt gebliebene, fertigungsbedingte Fehlbestückungen möglich.

Auf Grund von Herstellungstoleranzen hat die Schaltschwelle bei Schaltkreisen Lagetoleranzen, so daß das Gerät mit bestimmten Modulexemplaren funktionieren kann und mit anderen nicht.

Unterbrochene oder durch Alterung hochohmig gewordene pull-up-Widerstände an den Datenleitungen können auch zu Fehlern beim Strukturbytelesen führen, weil dann auf Grund der in den Modulen verwendeten open-collector-Ausgänge keine definierten High-Pegel erreicht werden.

Falls Funktionsfehler nur in Verbindung mit solchen Modulen auftreten, welche den Prozessortakt benötigen, liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Fehler im Takttreiber vor.

Neben D 50007 und VT 50001 ist in einem solchen Fall auch den passiven Bauelementen (C 50001, R 50042 bis 50044) Beachtung zu schenken.

3.3.3 Steuerlogik

Für die Funktion der Richtungssteuerung der Datentreiber ist die Funktionsfähigkeit der Prioritätsketten eine entscheidende Voraussetzung. Für die Prioritätsketten ist eine statische und eine dynamische Prüfung möglich.

Zur statischen Prüfung wird der Bustreiberaufsatz ohne Computer und Module betrieben. Der Pegel am IEO- und MEO-Ausgang des EXPANSION INTERFACE OUT wird überwacht. Über einen Widerstand von etwa 300 Ohm werden die Ketteneingänge (IEI, MEI) nacheinander an Masse gelegt. Hierbei müssen die Ausgänge dementsprechend reagieren.

Die dynamische Prüfung erfolgt durch Normalbetrieb mit Modulen. Wenn gleichzeitig mehrere Module auf dieselbe Adresse geschaltet sind, muß der höchstpriorisierte vom Computer ausgelesen werden.

Eine Fehlersuche innerhalb der Richtungssteuerung ist durch oszillografische Signalverfolgung möglich.