2002年春天，我的公司著手開發(fā)新一代稅控收款機(jī)(fiscalcashregister)大約一年的時(shí)間；所謂的稅控收款機(jī)需要經(jīng)過營運(yùn)所在地的***主管機(jī)關(guān)認(rèn)證，并且符合相關(guān)的制造規(guī)格以及運(yùn)作模式規(guī)范。通常主管機(jī)關(guān)會(huì)核發(fā)給收款機(jī)供貨商一張期限三年的銷售許可證，在期間內(nèi)，供貨商不能對硬件或韌體進(jìn)行任何修改，有任何改變都需要重新認(rèn)證，這不僅花時(shí)間也會(huì)產(chǎn)生額外成本，所以我們需要確保我們的設(shè)計(jì)沒有潛在問題。

在某個(gè)長周末的前一天，每個(gè)人都很開心地期待放假；不過大約中午的時(shí)候，生產(chǎn)部門通知我們有一款收款機(jī)的主板在測試中出現(xiàn)問題，有超過一半的板子連初步基本測試都無法通過，也就是組裝后的第一道測試程序。

過去這種測試失敗案例通常是零件安裝的問題，例如在組裝過程中沒有裝好或是損壞；但是這次一切看來都很OK，我們的一個(gè)同事檢查了電路板上的零件，都沒有看到問題。于是我們的第二個(gè)想法是，測試機(jī)臺(tái)可能壞了；而我們注意到，有的時(shí)候同一塊電路板再試一次就會(huì)通過測試。在連結(jié)示波器并進(jìn)行多次嘗試后，我們發(fā)現(xiàn)問題的根源在于一顆可程序化邏輯芯片(GAL16V8)，它不能總是把關(guān)鍵訊號傳播至其他芯片。

乍看之下問題似乎很明顯──那顆通用邏輯數(shù)組(GAL)組件在焊接前沒有進(jìn)行編程，或者是包含了錯(cuò)誤的內(nèi)容，因此無法正確運(yùn)作。但是當(dāng)我們把一些GAL組件拔下來檢查，發(fā)現(xiàn)它們的內(nèi)容都是正確的，也都通過了測試向量程序，但是在電路板上就無法運(yùn)作…是零件本身的問題？因?yàn)槲覀冊谄渌煌吞柕氖湛顧C(jī)上也用同樣的零件，所以我們決定去檢查其他的電路板，但只發(fā)現(xiàn)其中有一款出現(xiàn)相同的癥頭。

于是我們準(zhǔn)備了一個(gè)特別版本的故障電路板──配備GAL組件插槽，然后收集不同版本的GAL芯片開始測試；在幾分鐘之后，我們發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)最新版的GAL組件會(huì)導(dǎo)致問題──這幾乎是不可能的，一顆被妥善編程的GAL組件，在編程器中以特別準(zhǔn)備的測試向量進(jìn)行測試，有一半的時(shí)間卻無法順利運(yùn)作？

分析了組件運(yùn)作中的電路板配置，我們注意到該GAL組件只會(huì)在扮演地址譯碼器的功能時(shí)出問題；當(dāng)GAL組件在電路板上的功能是多任務(wù)器與譯碼器時(shí)，問題就不存在。這個(gè)發(fā)現(xiàn)解釋了為何只有兩種采用了新款GAL組件的電路板有問題，但我們還是要找出電路板有時(shí)候無法通過測試的原因所在。

我們將電路板與測試機(jī)臺(tái)連結(jié)，在重復(fù)測試中觀察GAL組件的電源；事實(shí)證明，只有在重新開始測試前將GAL上的電源降到1V以下時(shí)(較舊版本的GAL組件是2V)，電路板才能通過測試。這意味著收款機(jī)在這樣的條件下無法運(yùn)作，也就是如果有人很快關(guān)閉收款機(jī)又很快打開，這種情況就可能會(huì)發(fā)生。在一個(gè)快速的開關(guān)機(jī)周期中，GAL組件的電壓不會(huì)降到1V之下，收款機(jī)就會(huì)掛點(diǎn)。

為了可靠地在生產(chǎn)測試中模擬這個(gè)問題，我們準(zhǔn)備了一個(gè)特別的測試電路，并將我們對GAL行為的觀察告知制造廠；在此同時(shí)，我們還得準(zhǔn)備好一個(gè)補(bǔ)救措施，把GAL組件「修理好」，不會(huì)再出現(xiàn)相同的故障。經(jīng)過多次嘗試之后，我們發(fā)現(xiàn)只要(在通電后)改變GAL組件的輸入狀態(tài)，就足以讓它恢復(fù)正常運(yùn)作。我們小修改了電路板；該GAL組件有一個(gè)閑置的接腳，我們將之與微控制器的重設(shè)訊號鏈接。生產(chǎn)部門現(xiàn)在應(yīng)該可以繼續(xù)進(jìn)行組裝了。

幾個(gè)禮拜之后，我們收到了GAL組件制造商對于該組件出現(xiàn)奇怪行為的可能原因；最新版本的GAL組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)有過優(yōu)化，再加上一些其他更動(dòng)，改變了其內(nèi)部電路的重設(shè)閾值，這可能是讓我們的電路板發(fā)生問題之緣由。我們從這件事學(xué)到的教訓(xùn)是：單一零組件的改善，不一定會(huì)讓整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也跟著改善。

在另一篇文章中，我會(huì)再跟讀者們分享我們遇到的另一個(gè)收款機(jī)電路板問題，敬請期待！