光纤网络模块故障分析

王鹏 郝田义

摘  要：综合任务处理机作为某新型飞机航空电子系统的核心和总线控制器，采用1553B总线和光纤网络混合构型完成数据输入输出，其中光纤网络模块作为综合任务处理机内部重要的模块，负责任务机内部各模块之间以及任务机与外部子系统之间光纤网络数据的交换，收集网络运行信息，提供光纤网路数据流分析接口。该文针对某型机任务机报光纤网络模块故障现象进行一定的分析，查找故障原因，并对由内部芯片脱焊引起的故障进行了排除，提出了一定的建议，为类似故障的排除提供参考。

关键词：光纤网络模块;芯片;故障分析

中图分类号：TM929              文献标志码：A

0 前言

光纤网络模块作为机载设备综合任务处理机内部重要的模块之一，主要负责任务机内部各个模块之间以及任务机与外部子系统之间光纤数据的交换，收集网络运行信息，提供光纤网络数据流分析接口。

该文针对某型机光纤网络模块故障现象进行分析，确定了故障原因，对设计提出相应的改进建议，提高模块的可靠性。

1 故障现象

某型机在进行飞行前机务准备时，检查发现任务机报“光纤网络模块故障”。通过地面连接串口后通电检查，发现光纤网络模块的串口无输出。

2 故障原因分析

故障现象为任务机报“光纤网络模块故障”，串口无输出，针对故障现象进行以下分析。

2.1 模块供电故障

模块供电故障可造成模块内部的處理器、内存等无法工作，从而使程序无法运行，导致串口无输出。供电故障可分为2种情况：28 V 供电故障和二次电源故障。

2.1.1 28 V供电故障

28 V 供电故障可分为2种情况：保险丝熔断和电源模块故障。

2.1.1.1 保险丝熔断

保险丝熔断可造成28 V 供电故障，保险丝熔断表现为保险丝前端的电压为28 V，而后端电压为0 V。

模块加电后，用万用表测量，保险丝前端、后端的电压实际检测均为28 V，因此可排除保险丝熔断故障。

2.1.1.2 电源模块故障

电源模块故障可造成28 V 供电故障，电源模块故障表现为28 V 与28VGND 的阻值小于1 kΩ，造成外部供电过载，导致28 V 供电异常。

用万用表测量电源模块中28 V 与28VGND 的电阻值，测试值为1 MΩ，测试结果表明电源模块可以正常工作，因此可排除电源模块故障。

2.1.2 二次电源故障

二次电源故障的表现为模块中由28 V 直接或间接输出的电源中的某一种或几种实际输出值超过设计值±5% 的范围。

模块加电后，用万用表测量模块中的二次电源，包括1.0 V、1.2 V、1.8 V、2 V、2.5 V、3.3 V和5 V。发现二次电源的实际检测值均在设计值±5% 的范围内，因此可排除二次电源故障。

2.2 复位电路故障

模块处于复位状态，可导致处理器不工作，程序不运行，串口无输出，模块复位故障可分为2种情况：复位信号故障和复位芯片故障。

2.2.1 复位信号故障

复位信号故障表现为复位电路中的某一路复位信号或者某几路复位信号的电平小于2 V。

复位信号故障又分为外部复位信号故障和内部复位信号故障。

2.2.1.1 外部复位信号故障

外部复位信号包括从母板来的系统复位信号和模块复位信号，故障表现为信号的电平小于2 V。模块上电后用示波器测量系统复位信号和模块复位信号，二者都为3.3 V 电平，没有毛刺，且大于2 V 电平，因此可排除外部复位信号故障。

2.2.1.2 内部复位信号故障

内部复位信号包括来自FPGA 的加载完成信号和JTAG 接口的复位，故障表现为内部复位信号的电平小于2 V。

模块上电后，用示波器测量来自FPGA 的加载完成信号和JTAG 接口的复位，都为3.3 V电平，没有毛刺，且大于2 V 电平，因此可排除内部复位信号故障。

2.2.2 复位芯片故障

复位芯片故障是指在正常供电电压且复位输入为高电平的情况下，复位输出信号变为低电平。模块加电后，用万用表测量输出复位信号为高电平，复位芯片无故障。

因此可排除模块复位电路故障。

2.3 串口芯片故障

程序运行正常但串口无输出的情况，即为串口驱动器故障。串口驱动器故障的现象为串口驱动器前端有信号输出而后端无信号输出或者驱动器前端有信号输出而后端输出的电平不正确。

用示波器测量串口驱动器，发现前端、后端均有输出且输出电平正确，因此可排除串口芯片故障。

2.4 程序执行故障

处理器上电后，首先到FLASH 中取指令，进行初始化，然后把FLASH 中的数据搬到内存中运行。

程序执行故障可导致串口无输出。

2.4.1 FLASH故障

处理器上电后到FLASH 中取指令，如果FLASH 故障，则处理器指令获取错误，无法进行初始化和数据传送，表现为模块启动异常，串口无输出。

FLASH 故障可分为2类：FLASH 中数据丢失和FLASH 数据读取错误。

FLASH 数据发送丢失时，FLASH 存储中的数据发生错误，导致处理器获取的数据错误，无法正常运行程序，因此串口不会有输出。

FLASH 数据读取错误的情况为FLASH 中存储的数据正确，但处理器从FLASH 中的获取数据是错误数据，程序不能被正确运行，串口不会有输出。

经检查发现，模块上电后FLASH 中数据没有丢失，且FLASH 接口获取数据正确，因此可排除FLASH 故障。

2.4.2 处理器故障

处理器出现故障，程序无法运行，可导致串口无输出。处理器故障可分为2 种情况：处理器周边配置故障和处理器芯片故障。

通过使用示波器测量、万用表测量、仿真器读取等方式对处理器进行检查，处理器周边配置（处理器的时钟、复位、供电以及模式配置）均正确，处理器的所有接口配置正确，所有接口工作正常，因此可排除处理器故障。

2.4.3 SDRAM故障

模块启动后，FLASH 中的数据将转移到SDRAM 中運行，如果SDRAM 故障，程序无法正常运行，即表现为串口无输出。

SDRAM 故障表现为SDRAM 无法读取或者读取错误或者SDRAM 无法写入或者SDRAM 写入错误。通过使用仿真器连接处理器对SDRAM 进行检测，检测异常，因此串口无输出的的故障是由SDRAM 故障引起的。

SDRAM 故障可分为2类：SDRAM外围配置故障和SDRAM 芯片故障。

2.4.3.1 SDRAM 外围配置故障

通过使用示波器、万用表测量等方式对SDRAM进行检查，SDRAM周边配置（SDRAM 的时钟、供电以及读写片选控制）均正确。因此可排除SDRAM外围配置故障。

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问题。

将模块返回相关厂所后进行三维焊点检测检查，发现部分焊点开裂。对SDRAM 芯片重新焊接后进行检测，故障排除。

因此，光纤网络模块故障原因定位为SDRAM芯片脱焊。

3 结语

光纤网络模块机上报故且串口无输出的故障原因是由于模块内部SDRAM 芯片脱焊故障，程序无法正常运行，从而导致串口不能正常输出。SDRAM 作为模块程序执行时的内部缓存，脱焊后将导致光纤网络模块无法正常启动。

参考文献

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