PowerPC755模块常见故障分类及排除

西安航空计算技术研究所 王志强 何 洋

江西洪都航空工业集团有限责任公司 黄子露

PowerPC处理器是Motorola、IBM、苹果公司共同研发的RISC架构的处理器。PowerPC755模块是指使用PowerPC755芯片为处理器的模块。目前基于PowerPC755处理器的返修产品越来越多，故障模式越来越复杂。本文对PowerPC755模块常见故障按不同功能电路进行分类，并简单介绍其排故思路。着重介绍模块在维修过程中遇到的问题及处理方法，希望对PowerPC755模块和其他PowerPC模块的调试和维修有借鉴作用。

1 功能结构及构成

针对不同的应用场景，以PowerPC755处理器为核心的产品基本采用了系统结构相似。PowerPC755芯片通过MPC107桥片的存储器总线与SDRAM、系统FLASH、应用FLASH连接通过MPC107桥片的PCI总线与串行接口，PCI总线挂2路10/100M以太网和LBE总线相连。模块实现数据处理、程序和数据存储、中断管理、看门狗、总线控制、调试接口、测试接口等多种功能电路。

2 常见故障分类

对近年来维修PowerPC755模块逐步增多，故障情况也多种多样。对维修数据进行统计和分析，下面对故障模式进行分类，并列举了一些维修过程中常见的故障模式及故障表现形式。详见表1 PowerPC755模块常见故障分类（表1）。

表1 PowerPC模块常见故障分类

3 常见故障的排除

通过上述常见故障进行分类可知，故障常位于某一功能电路上。排故时就要根据模块工作原理的理解，通过一步一步的判断，将故障定位到某一功能电路，然后对故障电路进行针对性的测试，最终解决故障。下面将对常见功能电路故障进行简单介绍。

3.1 处理器电路故障

处理器电路包括了PowerPC755芯片及桥芯片。通常PowerPC755或桥片出现故障，整个模块将处于无法工作状态，故障现象为无法启动或测试串口无输出。对于此类故障，应首先关注PowerPC755芯片的时钟、复位、电源信号，其任意一个不正常都可导致PowerPC755无法工作。若该三种信号正常，模块仍无法启动，可对PowerPC755及107芯片的关键信号TS*、TA*、TT、AACK*、BR*等信号进行测量，然后连接仿真器进一步判定故障。

常见的处理器故障分别为PowerPC755、107桥片脱焊和PowerPC755、107桥片失效。下面针对这两种故障详细说明。

（1）PowerPC755芯片、107桥片脱焊

故障现象：模块无法启动、偶发无法启动、程序运行中死机。

此类问题可以利用TRACE32仿真器，通过以下步骤来定位故障：

打开TRACE32软件，运行CMM文件初始化107芯片。

访问RAM空间、UsrFlash空间、BootFlash空间，如果上述地址空间内数据均存在跳变现象，并且通过轻轻按压PowerPC755或107桥片数据可以稳定在正确状态，模块可以正常启动，可以判定MPC755或107桥芯片存在脱焊。然后通过跳变现象计算出哪个信号异常，查找芯片手册，找出脱焊引脚的位置，通过按压的效果确定是哪个芯片脱焊。

（2）PowerPC755芯片失效

故障现象：监视串口无输出，模块无法启动。

此类问题可以利用TRACE32仿真器，通过以下步骤来定位故障：

打开TRACE32软件，命令框输入“sys.up”。连接成功后，可以看到指令地址指向0xFFF00100。若连接失败，排除JTAG口插针氧化导致接触不良的情况，及供电、时钟、复位信号存在异常情况，则MPC755出现问题可能性最大。

（3）107桥片失效

故障现象：模块无法启动、初始化网卡失败。

通过JTAG口，连接好TRACE32仿真器。连接成功后，运行CMM文件初始化107芯片，即对107芯片配置寄存器写数据。若运行成功，则可以访问SDRAM、FLASH等资源；运行失败，则无法访问SDRAM等资源，初始化107芯片失败。

若初始化107失败，需查看0XFEC00000地址空间，看是否可以正确访问107配置空间，若无法访问，需进一步测量TS*、TA*或AACK*信号，若CPU发出TS*信号后，107未发出TA*或AACK*信号，则107失效的可能性最大。

3.2 存储器电路故障

存储器电路包括FLASH、SDRAM、NVRAM等。其中FLASH又分为BootFlash和UserFLASH。对于SDRAM、NVRAM故障，可以通过对其所有空间进行读写测试判断故障，若存在个别单元读写异常，则芯片失效的可能性大。对于FLASH故障，若模块可以启动，可以通过软件对FLASH进行片擦除、读、写等手段进行定位；若无法启动，可测量存储器片选、读写、数据线等信号，多数损坏的存储器芯片在对其读写过程中，某一根或某几根数据线处于半高状态，芯片脱焊多表现为FLASH空间数据不稳定，若表贴芯片用放大镜观察FLASH引脚有明显开裂。

3.3 接口电路故障

接口电路包括PCI接口、串口电路、RTC电路等。通常PCI接口电路可以外挂备电子盘、网卡等子设备；串口电路通常为调试电路，用于调试命令输入及调试信息输出；RTC电路通常提供用户要求的计时功能。对于串口无输出故障，可通过测量串口控制信号确定是CPU死机而未访问串口还是串口本身输入输出异常。PCI接口故障通过对PCI设备的访问是否正常，测量PCI信号判断；而对于RTC电路，需根据现象，通过测量RTC震荡时钟、控制信号及供电信号来定位故障。

3.4 其他电路故障

除了上述功能电路外，模块还有一些其他的电路，例如供电电路、复位电路、时钟电路等。模块正常工作的前提条件是电源、时钟、复位信号正常，若模块无法启动，首先应检查上述信号。

结束语：因为PowerPC模块电路复杂度高，故障类型多样，所以要求维修人员对模块的结构，工作原理，板内资源、信号来源与作用深入了解，排故思路清晰，并且善于使用工具，例如TRACE32仿真器、示波器，逻辑分析仪、Tornado调试工具等，使排故工作事半功倍。本文简单介绍了PowerPC755模块的常见故障，并对常见故障的排故思路进行了简单介绍，对其他PowerPC模块的维修也有借鉴意义。