اختبار ذاتي مدمج

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الاختبار الذاتي المدمج ( BIST ) أو الاختبار المدمج ( BIT ) هو آلية تسمح للجهاز باختبار نفسه. يصمم المهندسون أنظمة BIST لتلبية متطلبات مثل:

أو قيود مثل:

  • محدودية إمكانية وصول الفنيين
  • تكلفة الاختبار أثناء التصنيع

يتمثل الهدف الرئيسي [ 1 ] لاختبار الأجهزة المدمج ذاتيًا (BIST) في تقليل التعقيد، وبالتالي خفض التكلفة وتقليل الاعتماد على معدات الاختبار الخارجية (المبرمجة بنمط معين). ويخفض اختبار الأجهزة المدمج ذاتيًا التكلفة بطريقتين:

  1. يقلل من مدة دورة الاختبار
  2. يقلل من تعقيد إعداد الاختبار/المسبار، عن طريق تقليل عدد إشارات الإدخال/الإخراج التي يجب تشغيلها/فحصها تحت سيطرة جهاز الاختبار.

يؤدي كلاهما إلى انخفاض في الرسوم بالساعة لخدمة معدات الاختبار الآلية (ATE).

التطبيقات

تُستخدم تقنية BIST بشكل شائع في الأسلحة ، وإلكترونيات الطيران ، والأجهزة الطبية ، وإلكترونيات السيارات ، والآلات المعقدة بجميع أنواعها، والآلات غير المراقبة بجميع أنواعها، والدوائر المتكاملة .

السيارات

تُجري السيارات اختبارات ذاتية لتعزيز السلامة والموثوقية. على سبيل المثال، تُجري معظم المركبات المزودة بنظام منع انغلاق المكابح (ABS) اختبارًا دوريًا لهذا النظام. في حال وجود عطل في سلك نظام منع انغلاق المكابح أو أي خلل آخر، يعود النظام للعمل كنظام مكابح عادي. تتضمن معظم وحدات التحكم في محركات السيارات وضع "التشغيل الاحتياطي" لكل مستشعر، بحيث يستمر المحرك في العمل حتى في حال تعطل المستشعر أو أسلاكه. مثال آخر، وإن كان أبسط، على وضع التشغيل الاحتياطي هو قيام بعض السيارات باختبار مفاتيح الأبواب، وتشغيل الأضواء تلقائيًا باستخدام مستشعرات وجود الركاب في حزام الأمان في حال تعطل مفاتيح الأبواب.

الطيران

تتضمن جميع أنظمة إلكترونيات الطيران تقريبًا الآن نظام الاختبار الذاتي المدمج (BIST). في هذا المجال، يهدف النظام إلى عزل الوحدات المعطلة القابلة للاستبدال ، والتي تُزال بعد ذلك وتُصلح في مكان آخر، عادةً في مراكز الصيانة أو لدى الشركة المصنعة . لا تُدرّ الطائرات التجارية أرباحًا إلا عند تحليقها، لذا فهي تستخدم نظام الاختبار الذاتي المدمج لتقليل وقت التوقف اللازم للإصلاح على الأرض، ولزيادة مستوى أمان النظام الذي يحتوي على هذا النظام. تنطبق حجج مماثلة على الطائرات العسكرية. عند استخدام نظام الاختبار الذاتي المدمج أثناء الطيران، يتسبب أي عطل في تحويل النظام إلى وضع بديل أو إلى جهاز آخر لا يزال يعمل. عادةً ما تكون معدات الطيران الحيوية مُكررة، أو فائضة. أما معدات الطيران الأقل أهمية، مثل أنظمة الترفيه، فقد تحتوي على "وضع تشغيل محدود" يوفر بعض الوظائف.

الإلكترونيات

تصنيع الدوائر المتكاملة

يُستخدم الاختبار الذاتي المدمج لإجراء اختبارات تصنيع الدوائر المتكاملة بشكل أسرع وأقل تكلفة . تحتوي الدائرة المتكاملة على وظيفة تتحقق من جميع وظائفها الداخلية أو جزء منها. في بعض الحالات، يُعد هذا مفيدًا للعملاء أيضًا. على سبيل المثال، تُوفر أنظمة ناقل البيانات الميداني المتقدمة آلية اختبار ذاتي مدمج (BIST) للتحقق من الوظائف. يمكن تشبيه ذلك، بشكل عام ، باختبار التشغيل الذاتي (POST) في نظام الإدخال والإخراج الأساسي ( BIOS ) للحاسوب، والذي يُجري اختبارًا ذاتيًا لذاكرة الوصول العشوائي (RAM ) وناقلات البيانات عند بدء التشغيل.

أجهزة الكمبيوتر

عادةً ما يقوم الحاسوب الشخصي باختبار نفسه عند بدء التشغيل نظرًا لكونه جهازًا معقدًا للغاية. وبما أنه يحتوي على وحدة معالجة مركزية، فقد كان الاختبار الذاتي المحوسب ميزة بديهية وغير مكلفة. معظم الحواسيب الحديثة، بما في ذلك الأنظمة المدمجة ، مزودة باختبارات ذاتية لوحدة المعالجة المركزية والذاكرة والبرمجيات.

الآلات غير المراقبة

تُجري الآلات غير المراقبة اختبارات ذاتية لتحديد ما إذا كانت بحاجة إلى صيانة أو إصلاح. تشمل الاختبارات النموذجية فحص درجة الحرارة والرطوبة، وضعف الاتصالات، والتعرض للسرقة، أو وجود خلل في مصدر الطاقة . على سبيل المثال، غالبًا ما تتعرض أنظمة الطاقة أو البطاريات لضغط كبير، وقد ترتفع درجة حرارتها أو تتعطل بسهولة، لذا يتم اختبارها بشكل دوري.

غالبًا ما يُعد اختبار الاتصال عنصرًا بالغ الأهمية في الأنظمة البعيدة. ومن أكثر الأنظمة غير المراقبة شيوعًا صندوق مُركِّز الهاتف. يحتوي هذا الصندوق على إلكترونيات معقدة لتجميع خطوط الهاتف أو البيانات وتوجيهها إلى مُبدِّل مركزي. يختبر مُركِّز الهاتف الاتصالات باستمرار، من خلال التحقق من وجود أنماط بيانات دورية تُسمى الإطارات (انظر SONET ). تتكرر الإطارات حوالي 8000 مرة في الثانية.

غالبًا ما تتضمن الأنظمة البعيدة اختبارات للتحقق من سلامة الاتصالات محليًا، لاختبار جهاز الإرسال والاستقبال، وعن بُعد، لاختبار رابط الاتصال دون استخدام الحاسوب أو البرامج الموجودة على الوحدة البعيدة. وفي حال عدم وجود اختبارات التحقق الإلكترونية، يوفر البرنامج عادةً هذه الإمكانية. على سبيل المثال، يُعرّف بروتوكول الإنترنت عنوانًا محليًا يُعد بمثابة اختبار تحقق برمجي (عنوان IP 127.0.0.1، والذي يُربط عادةً محليًا بالاسم "localhost").

تتضمن العديد من الأنظمة البعيدة ميزات إعادة ضبط تلقائية لإعادة تشغيل أجهزة الكمبيوتر البعيدة. ويمكن تفعيل هذه الميزة في حال انقطاع الاتصالات، أو خلل في تشغيل البرامج، أو أحداث طارئة أخرى. كما تحتوي الأقمار الصناعية على ميزة إعادة الضبط التلقائي، بالإضافة إلى أنظمة إعادة تشغيل تلقائية للتحكم في الطاقة والوضع .

الدواء

تُجري الأجهزة الطبية اختبارات ذاتية لضمان استمرار سلامتها. عادةً ما يتضمن ذلك اختبارين: اختبار شامل يُجرى بعد انتهاء صلاحية الجهاز (POST)، واختبار دوري للتأكد من عدم تعرض الجهاز لأي خطر منذ ذلك الحين. تُحدد الأجهزة بالغة الأهمية عادةً "فترة أمان"، وهي فترة زمنية قصيرة جدًا لا تسمح بحدوث أي إصابة. يُجرى الاختبار الذاتي للوظائف الأكثر أهمية مرة واحدة على الأقل خلال فترة الأمان. ويُعد الاختبار الدوري عادةً جزءًا من اختبار POST.

جيش

كان نظام الاختبار الذاتي المدمج (BIST) المُتحكم به حاسوبياً من أوائل الأنظمة التي استُخدمت في صاروخ مينيوتمان الأمريكي . وقد ساهم استخدام حاسوب داخلي للتحكم في الاختبار في تقليل وزن الكابلات والموصلات اللازمة للاختبار. وكان مينيوتمان من أوائل أنظمة الأسلحة الرئيسية التي زُوِّدت بنظام اختبار ذاتي مُتحكم به حاسوبياً ومثبت بشكل دائم.

التخصصات

توجد عدة إصدارات متخصصة من BIST تختلف وفقًا لما تفعله أو كيفية تنفيذها:

  • اختبار ذاتي مدمج قابل للبرمجة (pBIST)
  • اختبار الذاكرة الذاتي المدمج (mBIST) - على سبيل المثال باستخدام خوارزمية Marinescu [ 2 ]
  • اختبار ذاتي مدمج للمنطق (LBIST)
  • اختبار ذاتي مدمج للإشارات التناظرية والمختلطة (AMBIST)
  • اختبار ذاتي مدمج مستمر (CBIST، C-BIT)
  • اختبار ذاتي مدمج قائم على الأحداث، مثل اختبار BIST الذي يتم إجراؤه على أنظمة الطائرة بعد هبوطها.
  • اختبار ذاتي دوري مدمج (C-BIT/P-BIT)
  • اختبار ذاتي مدمج مدفوع بالمقاطعة (IBIST) أو اختبار ذاتي مدمج يبدأه المستخدم/المشغل (I-BIT أو O-BIT)
  • اختبار ذاتي مدمج عند التشغيل (PupBIST، P-BIT)
  • اختبار ذاتي مدمج تلقائي (ABIST)

مواصفة

يُحدد المهندسون متطلبات وتصميم وتنفيذ والتحقق من آلية الاختبار الذاتي المدمجة في مواصفات BIT (أو BIST). وتُحدد هذه المواصفات ما يلي: [ 3 ] [ 4 ]

  • أوضاع BIT المطلوبة: PBIT، CBIT، IBIT
  • أهداف اختبار التكامل الثنائي: اكتشاف الأعطال، وعزل الأعطال، والإبلاغ عن الأعطال
  • متطلبات الأداء:
    • تغطية الأعطال
    • وقت الكشف
    • إمكانية العزل (على سبيل المثال، إلى مستوى وحدة الاستبدال الكبيرة أو وحدة الاستبدال الصغيرة)
    • التوافر: متى يجب أن يكون نظام BIT نشطًا
    • آليات التشغيل: شروط تنفيذ BIT
  • الهندسة المعمارية والتصميم
    • البنية الوظيفية (تدفق البيانات، تدفق التحكم)
    • الواجهات (الأجهزة/البرامج)
    • تخصيص نقاط الاختبار
    • إمكانية حقن الأعطال
  • تنفيذ تقارير BIT
    • كيفية جمع نتائج الاختبارات
    • آلية تسجيل الأعطال
    • واجهة المشغل وشاشات الحالة
  • تغطية اختبار BIT
    • قائمة الأعطال القابلة للاكتشاف لكل نظام فرعي
    • مستوى الدقة التشخيصية
  • التحقق والتدقيق
  • اعتبارات الصيانة والدعم
    • رموز التشخيص وأدلة تحديد الأعطال
    • التكامل مع أنظمة الصيانة

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ مارتينيز إل إتش، خورشيد إس، ريدي إس إم. توليد مسجل الإزاحة ذي التغذية الراجعة الخطية (LFSR) لتغطية اختبار عالية واستهلاك منخفض للأجهزة. مجلة IET للحاسبات والتقنيات الرقمية. 21 أغسطس 2019. مستودع جامعة لندن
  2. ↑ مارينسكو، م.، 1982. خوارزميات بسيطة وفعالة لاختبار ذاكرة الوصول العشوائي الوظيفية. مؤتمر اختبار IEEE لعام 1982، فيلادلفيا، (نوفمبر). جمعية IEEE للحاسبات، ص 236-239.
  3. ↑ كوبولا، أ. (1979). *دليل تصميم للاختبار المدمج (BIT)*. تقرير ناسا الفني رقم STI/Recon. تم استرجاعه من https://www.sti.nasa.gov
  4. ↑ وزارة الدفاع الأمريكية. (1988). *MIL-STD-2065: دليل تصميم الاختبار المدمج (BIT)*.