光纖網絡模塊故障分析

王鵬 郝田義

摘? 要：綜合任務處理機作為某新型飛機航空電子系統的核心和總線控制器，采用1553B總線和光纖網絡混合構型完成數據輸入輸出，其中光纖網絡模塊作為綜合任務處理機內部重要的模塊，負責任務機內部各模塊之間以及任務機與外部子系統之間光纖網絡數據的交換，收集網絡運行信息，提供光纖網路數據流分析接口。該文針對某型機任務機報光纖網絡模塊故障現象進行一定的分析，查找故障原因，并對由內部芯片脫焊引起的故障進行了排除，提出了一定的建議，為類似故障的排除提供參考。

關鍵詞：光纖網絡模塊;芯片;故障分析

中圖分類號：TM929? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

光纖網絡模塊作為機載設備綜合任務處理機內部重要的模塊之一，主要負責任務機內部各個模塊之間以及任務機與外部子系統之間光纖數據的交換，收集網絡運行信息，提供光纖網絡數據流分析接口。

該文針對某型機光纖網絡模塊故障現象進行分析，確定了故障原因，對設計提出相應的改進建議，提高模塊的可靠性。

1 故障現象

某型機在進行飛行前機務準備時，檢查發現任務機報“光纖網絡模塊故障”。通過地面連接串口后通電檢查，發現光纖網絡模塊的串口無輸出。

2 故障原因分析

故障現象為任務機報“光纖網絡模塊故障”，串口無輸出，針對故障現象進行以下分析。

2.1 模塊供電故障

模塊供電故障可造成模塊內部的處理器、內存等無法工作，從而使程序無法運行，導致串口無輸出。供電故障可分為2種情況：28 V 供電故障和二次電源故障。

2.1.1 28 V供電故障

28 V 供電故障可分為2種情況：保險絲熔斷和電源模塊故障。

2.1.1.1 保險絲熔斷

保險絲熔斷可造成28 V 供電故障，保險絲熔斷表現為保險絲前端的電壓為28 V，而后端電壓為0 V。

模塊加電后，用萬用表測量，保險絲前端、后端的電壓實際檢測均為28 V，因此可排除保險絲熔斷故障。

2.1.1.2 電源模塊故障

電源模塊故障可造成28 V 供電故障，電源模塊故障表現為28 V 與28VGND 的阻值小于1 kΩ，造成外部供電過載，導致28 V 供電異常。

用萬用表測量電源模塊中28 V 與28VGND 的電阻值，測試值為1 MΩ，測試結果表明電源模塊可以正常工作，因此可排除電源模塊故障。

2.1.2 二次電源故障

二次電源故障的表現為模塊中由28 V 直接或間接輸出的電源中的某一種或幾種實際輸出值超過設計值±5% 的范圍。

模塊加電后，用萬用表測量模塊中的二次電源，包括1.0 V、1.2 V、1.8 V、2 V、2.5 V、3.3 V和5 V。發現二次電源的實際檢測值均在設計值±5% 的范圍內，因此可排除二次電源故障。

2.2 復位電路故障

模塊處于復位狀態，可導致處理器不工作，程序不運行，串口無輸出，模塊復位故障可分為2種情況：復位信號故障和復位芯片故障。

2.2.1 復位信號故障

復位信號故障表現為復位電路中的某一路復位信號或者某幾路復位信號的電平小于2 V。

復位信號故障又分為外部復位信號故障和內部復位信號故障。

2.2.1.1 外部復位信號故障

外部復位信號包括從母板來的系統復位信號和模塊復位信號，故障表現為信號的電平小于2 V。模塊上電后用示波器測量系統復位信號和模塊復位信號，二者都為3.3 V 電平，沒有毛刺，且大于2 V 電平，因此可排除外部復位信號故障。

2.2.1.2 內部復位信號故障

內部復位信號包括來自FPGA 的加載完成信號和JTAG 接口的復位，故障表現為內部復位信號的電平小于2 V。

模塊上電后，用示波器測量來自FPGA 的加載完成信號和JTAG 接口的復位，都為3.3 V電平，沒有毛刺，且大于2 V 電平，因此可排除內部復位信號故障。

2.2.2 復位芯片故障

復位芯片故障是指在正常供電電壓且復位輸入為高電平的情況下，復位輸出信號變為低電平。模塊加電后，用萬用表測量輸出復位信號為高電平，復位芯片無故障。

因此可排除模塊復位電路故障。

2.3 串口芯片故障

程序運行正常但串口無輸出的情況，即為串口驅動器故障。串口驅動器故障的現象為串口驅動器前端有信號輸出而后端無信號輸出或者驅動器前端有信號輸出而后端輸出的電平不正確。

用示波器測量串口驅動器，發現前端、后端均有輸出且輸出電平正確，因此可排除串口芯片故障。

2.4 程序執行故障

處理器上電后，首先到FLASH 中取指令，進行初始化，然后把FLASH 中的數據搬到內存中運行。

程序執行故障可導致串口無輸出。

2.4.1 FLASH故障

處理器上電后到FLASH 中取指令，如果FLASH 故障，則處理器指令獲取錯誤，無法進行初始化和數據傳送，表現為模塊啟動異常，串口無輸出。

FLASH 故障可分為2類：FLASH 中數據丟失和FLASH 數據讀取錯誤。

FLASH 數據發送丟失時，FLASH 存儲中的數據發生錯誤，導致處理器獲取的數據錯誤，無法正常運行程序，因此串口不會有輸出。

FLASH 數據讀取錯誤的情況為FLASH 中存儲的數據正確，但處理器從FLASH 中的獲取數據是錯誤數據，程序不能被正確運行，串口不會有輸出。

經檢查發現，模塊上電后FLASH 中數據沒有丟失，且FLASH 接口獲取數據正確，因此可排除FLASH 故障。

2.4.2 處理器故障

處理器出現故障，程序無法運行，可導致串口無輸出。處理器故障可分為2 種情況：處理器周邊配置故障和處理器芯片故障。

通過使用示波器測量、萬用表測量、仿真器讀取等方式對處理器進行檢查，處理器周邊配置（處理器的時鐘、復位、供電以及模式配置）均正確，處理器的所有接口配置正確，所有接口工作正常，因此可排除處理器故障。

2.4.3 SDRAM故障

模塊啟動后，FLASH 中的數據將轉移到SDRAM 中運行，如果SDRAM 故障，程序無法正常運行，即表現為串口無輸出。

SDRAM 故障表現為SDRAM 無法讀取或者讀取錯誤或者SDRAM 無法寫入或者SDRAM 寫入錯誤。通過使用仿真器連接處理器對SDRAM 進行檢測，檢測異常，因此串口無輸出的的故障是由SDRAM 故障引起的。

SDRAM 故障可分為2類：SDRAM外圍配置故障和SDRAM 芯片故障。

2.4.3.1 SDRAM 外圍配置故障

通過使用示波器、萬用表測量等方式對SDRAM進行檢查，SDRAM周邊配置（SDRAM 的時鐘、供電以及讀寫片選控制）均正確。因此可排除SDRAM外圍配置故障。

2.4.3.2 SDRAM 芯片故障

SDRAM 芯片故障包括SDRAM 芯片本身故障和焊接問題。

將模塊返回相關廠所后進行三維焊點檢測檢查，發現部分焊點開裂。對SDRAM 芯片重新焊接后進行檢測，故障排除。

因此，光纖網絡模塊故障原因定位為SDRAM芯片脫焊。

3 結語

光纖網絡模塊機上報故且串口無輸出的故障原因是由于模塊內部SDRAM 芯片脫焊故障，程序無法正常運行，從而導致串口不能正常輸出。SDRAM 作為模塊程序執行時的內部緩存，脫焊后將導致光纖網絡模塊無法正常啟動。

參考文獻

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