[Réparation] - DAI prof Magnésium

[Krapoutchik]

Et hop... Le DAI de prof Magnésium qui avait des problèmes évoqués ici est venu rejoindre la clinique du Dr Krapoutstein .

Pour rentrer dans le vif du sujet, Prof Magnésium a déjà fait un énorme boulot en vérifiant la majeure partie des signaux sans rien trouver de probant .

Bon ben moi j'ai fait la même chose, visiblement le DAI ne s'initialise pas ou ne va pas très loin dans l'initialisation.
Je suspecte d'abord les Proms, je pourrais bien faire un swap avec des proms OK (j'ai 2 DAI OK à ma disposition) mais je méfie des échanges de composants car on peut rapidement se retrouver avec plusieurs machines en panne si on ne fait pas attention.
J'ai préféré dumper les eproms pour pouvoir tranquillement comparer les fichiers avec d'anciens dumps de mes machines.
Impossible de remettre la main sur mon adaptateur, en effet, les proms du DAI sont des 2364 (8K X 8) en 24 pins hors les proms classiques comportent 28 pins et mon programmateur d'Eprom ne sait pas lire les 2364 d'où la nécessité de recourir à un adaptateur.
Ne le retrouvant pas j'en fabrique un autre grâce au schéma de l'excellent site de Mathieu Benoit.

A la fin ça donne ça :

Et voilà les dumps vérifiés et OK .

ROM DAI.zip

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Bon ça c'est fait, en promenant la sonde de l'oscillo un peu partout, je trouve que les signaux du bus de données ne ressemblent à rien mais vraiment à rien, autant au niveau de la forme que des niveaux .

beurk.jpg (20.78 Kio) Vu 6098 fois

Pour un peu on croirait voir les frères Dalton !

Dalton.jpg (11.57 Kio) Vu 6098 fois

Avec des signaux pareils il n'est pas étonnant que ça ne fonctionne pas, j'ai des doutes sur le 8080 ainsi que sur les 2 rams statiques 2111 de 256 X 4 et aussi tout ce qui est connecté au bus de données et ça commence à faire beaucoup de monde .

comme il faut bien commencer quelque part je commence par les 2 rams statiques 2111.
Le petit souci est que je n'en ai pas et puis je déteste changer des composants aux hasard, je vais donc ruser .
Je fais une petite modif pour utiliser à la place des 2 rams une ram unique de 2K X 8 de type 6116, ce n'est que du câblage, il suffit simplement d'isoler d'un point de vue logique les 2 rams en coupant le signal de validation des 2 chips et de le dériver sur la grosse ram de 2k X 8 dont je n'utilise que 256 octets , j'ai mis un petit switch pour utiliser soit la grosse ram soit les rams d'origine.

Et voilà ! J'ai utilisé une pince de test pour CI pour limiter les soudures sur la carte mère, ici je repique la majeure partie du bus d'adresse et tout le bus de données sur une des proms.
J'ai les mêmes signaux avec les 2 types de ram, il va falloir que j'aille voir plus loin .
Prochaine opération, le 8080, je n'en ai pas et là je ne vais pas pouvoir utiliser de ruse de coyote.
Je vais simplement isoler le bus de données pour voir si, par hasard, ça ne serait pas le 8080 qui aurait des problèmes, en effet, par le passé j'ai eu un souci similaire avec une monoboard ICS Learning Tree.
La suite bientôt...

[Krapoutchik]

Opération : Isolation du bus de données .
Le but, trouver le ou les circuits qui me pourrissent le bus de données .

Petite manip toute simple, j'ai enlevé le 8080 de son support et l'ai remis en place en soulevant quelques pattes du bus de données pour rompre la connexion au circuit imprimé et ...
Ah ah ...en voilà des signaux qui ressemblent à quelques chose, bien carrés, des temps de montées bien raide, tout pour plaire, le 8080 semble hors de cause .

Bon maintenant au tour de tous les circuits raccordés sur le bus de données .
Je me suis intéressé au signal Chip Select de chacun des circuits périphériques susceptibles d'écrire sur le bus de données (8253, 8255, 5501...) , pourquoi ?
Hé hé... il suffit de couper le signal de validation du chip comme ça celui ci s'isole du bus tout seul comme un grand (enfin si il marche correctement ).
1 - Je commence par le 8255, signal CS (Chip Select) tout pourri, une misérable pulse d'une vingtaine de nanoseconde qui revient à intervalle régulier, hum... beaucoup trop rapide pour être honnête, j'y reviendrais plus tard. Coupure, mesure sur le bus de donnée, nette amélioration mais ce n'est toujours pas ça.
2 - 8253, CS propre et régulier, coupure, mesure, aucune amélioration.
3 - 5501, CS moyennement propre et quelques irrégularités, c'est le contrôleur clavier, génère des interruption et s'occupe de l'interface série. Coupure, mesure, encore une amélioration.
Le bus de données ressemble déjà plus à quelque chose mais ce n'est pas encore parfait.

Truc intéressant, tous ces signaux CS sont issus d'un seul circuit - un 74LS155 - sur lequel je commence à avoir de très gros doutes, en plus ce circuit commande aussi les 2 rams statiques 2111 qui sont la pile système .

A suivre

[Prof_Magnésium]

Bonsoir Dr Krapoutstein,

C'est un vrai régal ces rapports de vos opérations chirurgicales sur ce vieux DAI malade ! J'apprécie votre hardiesse du 10 juillet pour tester les composants et obtenir des conclusions sans appel : les PROM sont OK, les RAM statiques de la pile sont OK, mais il y a des signaux bizarres sur le bus. Test du microprocesseur le 11 avec toujours la même maitrise : il est OK. Et détermination de l'influence de chaque circuit périphérique sur le bus en coupant son CS, c'est du grand art ! Saurons-nous si c'est le 75LS155 le coupable ? J'ai hâte d'être à demain !

Merci Krapoutchik !

Prof. Magnésium

[Krapoutchik]

On the road again... .

Avant tout, et pour ne pas éventuellement rajouter de possibles causes de pannes, j'ai effectué une petite opération sans anesthésie sur ce pauvre DAI pour remonter un tout petit peu le 5V .
En effet, si en sortie d'alimentation on a 4,95V , à l'autre bout de la carte on perd environ 150 mV et le + 5v se balade autour de 4,80 - 4,85 V.
Les circuits équipant le DAI peuvent fonctionner à partir de 4,75 donc on a une petite marge de manœuvre, pour ne pas tenter le diable j'ai décider de remonter la tension de 150 mV.
Un transfo torique d'une tension de 22v alimente les différents modules en charge du -5, +5 et +12 V.
Les tensions sont générés par des régulateurs intégrés fixes de type LM340K épaulé par un transistor de puissance TIP34 pour le +12v et LM120K pour le -5V.
Le +5V est fabriqué par une petite alimentation à découpage construite autour d'un SG3524 accompagné de 2 transistors BD140 et TIP34 pour pouvoir fournir jusque 4A.
L'opération consiste juste à modifier la référence de tension du SG3524, en pratique j'ai installé une résistance de 100K en parallèle sur R100 de 5,6 K connectée entre les pattes 16 et 2

SG3524.jpg (23.72 Kio) Vu 5932 fois

Et hop...

Maintenant on à 5,10 V en sortie d'alim et 5,02 au niveau du 8080A .

Bon, ça c'est fait, il est temps de passer ce fameux 74LS155 au microscope .
Je ne suis pas certain qu'il fonctionne correctement mais, en amont, la commande validation de ce circuit est clairement hors norme.
J'ai en effet une pulse d'une quinzaine de nanoseconde du même type que celle retrouvée sur le CS du 8255. Cette pulse est clairement trop rapide.
Cela peut expliquer le comportement aberrant du 74LS155.
En remontant le signal on arrive sur la patte 4 de la prom bleue de type TBP18S030 et là c'est la tuile car en examinant les autres sortie de ce circuit je trouve d'autres signaux anormaux sur les pattes 5,6 et 7.
Normalement on devrait avoir des signaux d'une durée de 500ns à 2µS et là on a 20 à 100 fois plus rapide, je ne parle même pas du niveau de tension qui est dans les choux .

pin5-6.jpg (8.86 Kio) Vu 5932 fois

pin7.jpg (8.84 Kio) Vu 5932 fois

En résumé la prom est HS .
Je ai enlevé la prom de son support pour valider mes mesures et c'est sans appel, le bus de données est redevenu quasiment normal, il suffit de comparer par rapport aux mesures prises au même endroit en haut de ce post !

donnesOK.jpg (10.11 Kio) Vu 5932 fois

ADS00011.jpg (9.29 Kio) Vu 5932 fois

Le problème est que je n'ai pas ce type de composant ni de programmateur susceptible de le programmer .
Je vais essayer d'être créatif et réfléchir à ce que je pourrais bien faire avec mes moyens .

[Prof_Magnésium]

Cher Dr Krapoutstein,

C'est super ! Et si on achetait une PROM toute neuve sur e-bay ? (http://www.ebay.com/itm/N82S123AN-AM27S ... 1683797582) Le vendeur serait à Tours. Resterait le problème de la programmer ...

Cordialement,

Prof. Magnésium

[Krapoutchik]

Ouh la ! C'est horriblement cher


Il reste le problème de la programmation qui est pour l'instant insoluble sans le programmateur qui va bien.
Je pensais plutôt à une eprom rapide tels la W27C512-45 en version 45 nS ou mieux la WS57C256F-35 en 35 ns qui à l'avantage de se programmer comme une Eprom classique et de couter environ 0,50 euros pièces .
Le seul inconvénient étant la taille physique, 28 pins alors que la prom d'origine est en 16 pins , il faut bricoler un petit adaptateur qui va se voir mais c'est un moindre mal pour avoir une machine fonctionnelle.
Détail amusant, on a besoin de seulement 32 octets et une 27C256 en a 32768 soit 32736 de plus .

De toute manière il faut d'abord que je teste la prom HS sur une breadboard pour voir si la partie OK correspond déjà la table de vérité que l'on trouve sur le site ParaDai de Bruno Vivien.

[Prof_Magnésium]

Oui, c'est un peu cher . Mais si tu confirmes la panne, ce peut être la manière la plus élégante de remettre ce DAI en état de marche . Si tu veux, je peux voir au Brésil avec mon ami et collègue professeur Iuri s'il voudrait bien mettre un étudiant pour faire ce programmeur de ROM .

Comme tu as l'intention de tester la ROM bleue (IC46 blue), ne serait-il pas intéressant de vérifier dans la foulée les autres (IC5 brown, IC99 yellow, IC11 white et IC44 green) ? En particulier la green puisqu'elle décode les signaux d'écriture de la RAM avec l'aide d'IC46. Et tu te souviens que j'avais des doute sur la présence des signaux d'écriture de la RAM (W1, WB et WC). Qu'en penses-tu ?

[Krapoutchik]

C'est certain que le plus élégant est de remettre un composant identique mais au prix où on trouve de la S288 en France, ouch ça fait mal .
J'ai vu que l'on pouvait programmer des prom's à la main mais les possibilités d'erreur de programmation ou de destruction du chip sont assez importantes.

Je n'en suis qu'au début de la recherche de panne et ne peux aller plus loin tant que le moteur de timing n'est pas remis en route d'où la recherche d'une solution, certes pas parfaite, mais suffisante pour continuer sans se poser trop de question. Je ne me vois pas passer plus de temps à refaire/rechercher un composant d'origine qu'à remettre en route la machine .

J'avais bien l'intention de vérifier les autres prom's mais la vérification manuel n'est pas du tout une garantie absolu de bon fonctionnement de la prom.

Ci-dessous, un dump de toutes les proms avec circuits équivalents .

prom-colorées.zip

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[Krapoutchik]

Après un (très) loooooooong week-end du 14 juillet, j'ai eu un peu de temps pour m'y remettre .

Objectif test de la prom bleue.
Pour mémoire à part les 2 proms de type 2364 contenant le programme, le DAI comportent plusieurs petites proms (32 X 8 et 256 X 4) servant de décodeur d'adresse et repérables par une couleur spécifique couleur différente.

Pour tester la prom, j'avais 2 possibilités :

Test statique : je connecte des leds sur les sorties et, avec une roue codeuse ou en connectant manuellement les entrées sur le+5v ou le 0v, je balaye les 32 combinaisons possibles sur 5 bits et vérifie le résultat avec la table de vérité du site ParaDai de Bruno Vivien.

Test dynamique : C'est grosso modo la même chose mais au lieu de me faire les 32 adresses possibles à la main et donc assez lentement, je fais un petit montage qui va me balayer les 32 possibilités à la vitesse réelle de fonctionnement puis je vérifie le fonctionnement à l'oscilloscope.

Bien que beaucoup plus long à réaliser je choisi la 2eme option car c'est la seule qui va me permettre de stresser la prom et ainsi de la tester en quasi condition réelle.

J'ai fait un petit montage qu'on peut décomposer en 3 fonctions :
1 - Un oscillateur à quartz à 4 Mhz bati autour d'un simple 7404, 2 résistances et un condo et hop c'est dans la poche. Bon, ce schéma ne permet une stabilité de la fréquence à toute épreuve mais largement suffisante ici et en plus il démarre sur n'importe quel quartz .
2 - Un premier diviseur de fréquence pour pouvoir tester la prom à différentes fréquences de balayage, un petit CD4040 sans rien d'autre suffit .
3 - Un deuxième diviseur binaire , un CD4024, dont je n'utilise que 5 bits de sorties reliés aux 5 entrées de la prom bleue, l'horloge je la balade sur les sorties du précédent diviseur 4040 pour décompter à 4, 2, 1 mhz... et ainsi de suite... le 4040 bénéficiant de 12 étages !
En plein milieu un petit condo de découplage jaune de 22nF qui suffit amplement à débarrasser le +5 de plein de petits parasites induits par l'oscillateur qui pédale quand même à 4 Mhz

Eh haut à gauche, l'oscillateur à quartz.
En bas à gauche, le premier diviseur 4040
En bas au milieu le deuxième diviseur 4024, le fil orange est l'horloge que je balade sur le 4040.
En bas à droite, la fameuse prom bleue, dont je vérifie les sorties avec le scope sur les broches 1,2,3,4,5,6,7 et 9.

La vérification est simple. Il suffit de prendre la table de vérité de la prom et de regarder sur l’oscilloscope le nombre de fois où il y a des 1 et des 0 sur chacune des sorties.
Par exemple, si l'on prend la pin 5, dans la table de vérité on voit qu'elle est 4 fois à 1 le reste du temps à 0 donc sur le scope on doit voir 4 pulse à 1.
2eme exemple, la pin 9, dans la table de vérité on voit qu'elle est tout le temps à 1 sauf à 2 adresses successives à 0, on doit donc voir une seule pulse à 0.
3eme exemple, la pin 7, dans la table de vérité on voit qu'elle est tout le temps à 1 sauf à 4 adresses successives à 0, on doit donc voir une seule pulse à 0 mais 2 fois plus large que la pin 9.

Ci-dessous on voit tout de suite le problème sur les pins 1,5,6,7 et 9, à chaque fois il y a une petite pulse assez fine d'environ 250 ns qui se rajoute et met la grouille .
L'horloge est assez basse (de 20 à 100 KhZ), en montant en fréquence le phénomène est identique sur les pins HS sauf la pin 1 où il empire, un véritable festival
Les Pins 2,3 et 4 sont OK.
Sur les images ci-dessous on voit de 2 à 3 séquences identiques car je cycle en permanence les 32 adresses.

pin1.jpg (10.87 Kio) Vu 5801 fois

pin5.jpg (11.51 Kio) Vu 5801 fois

pin6.jpg (11.27 Kio) Vu 5801 fois

pin7.jpg (10.89 Kio) Vu 5801 fois

pin9.jpg (11.75 Kio) Vu 5801 fois

La suite plus tard .

[Prof_Magnésium]

Beau travail ! J'ai vérifié le contenu de la PROM à partir des enregistrements de tes mesures à l'oscilloscope: il est correct aussi bien pour D1 (pin 1) que pour D5 (pin 5), D6 (pin 6), D7 (pin7) et D8 (pin 9). En revanche il existe effectivement ces transitoires positifs pour D1, D5 e D6, et négatifs pour D7 et D8, et de plus une fluctuation du niveau haut (ressemblant à un effet capacitif) sur D6 (1 fois), D7 (2 fois) et D8 (15 fois). Ce serait donc des défauts de commutation dans le CI. Quelques liaisons internes coupées générant des pulses en sortie à partir des changements de niveau des cinq bits d'adressage ? Il semble que la programmation de ces PROM par brûlage des fusibles de titane-tungstène endommage parfois le CI.

J'ai trouvé un fournisseur de 74S288 au Brésil (8 pièces). Manque le programmateur mais ça devrait s'arranger. A terme nous pourrions donc reprogrammer une PROM du même modèle pour remplacer celle-ci qui est défaillante.

[Krapoutchik]

Oui la logique est bonne et correspond à la table de vérité et il semble bien que ce soit la commutation qui pose problème et génère des pulses indésirables.
Cependant j'ai été peut être un peu rapide pour les tests, je n'ai pas mis de charge sur les sorties, je le ferai ce week-end. Il est possible que certaine des pulses parasites disparaissent.

J'aurais dû prendre une photo du résultat de la pin 1 à fréquence de fonctionnement normal, car là c'est du grand n'importe quoi, à tel point que l'on a du mal à voir les signaux normaux .
Super nouvelle de trouver de la S288 au Brésil, si en plus un petit étudiant peut fabriquer un petit programmateur, c'est le Pérou !!

[Krapoutchik]

Aujourd'hui test de :

Toutes les proms, jaune, verte et rouge.

1 er constat, toutes les proms sont HS, par HS je veux dire que toutes comportent des pulses parasites, pas sur toutes les pins, il y en a toujours 2 ou 3 qui fonctionnent correctement .
La pin1 de la prom jaune est totalement à l'ouest. Les 4 pulses parasites entre les 2 niveaux 1 plus épais ont des niveaux de tensions fluctuants et des largeurs variables de 5 à 20 nS

jaune-pin1.jpg (11.24 Kio) Vu 5707 fois

J'ai vérifié quelques sorties au hasard sur chaque prom et n'ai pas trouvé de défaut logique, ce qu'on a en sortie est bien ce qu'il y a dans les tables de vérité. A part les pulses parasites le fonctionnement logique semble OK .

A ce moment j'ai commencé à douter de mon montage car il est totalement improbable de trouver la même panne sur autant de composants.

j'ai donc pris le taureaux par les cornes .

1 - J'ai sévèrement découplé tous les circuits, c'est à dire que sur chacun des circuits j'ai mis au plus près des broches d'alimentations un couple de condo de 10µF et 47 nf.
Résultat négatif.

2 - Modification de l'horloge, pour avoir un signal le plus stable possible, utilisation d'un quartz à 2,048 Mhz puis 1,5 Mhz. La stabilité de la fréquence est très bonne et varie d'une dizaine d'Hertz au maximum.
Résultat négatif.

3 - Raccourcissement du signal d'horloge et attaque directe du dernier 4040.
Résultat négatif.

4 - Remplacement des 4040 et 4024 par une autre série.
Résultat négatif.

5 - Remplacement des 4040 et 4024 par un 7493 qui peut monter à 32 Mhz contre 3,5 pour les CD 4040 et 4024. Le 93 sort sur 4 bits, le 5eme étant mis manuellement à 1 ou 0.
Résultat négatif.

6 - Mise à 0 et 1 fixe des broches d'entrées de la prom et attaque par le signal d'horloge d'une seule entrée.
Résultat négatif

7 - mise à 0 et 1 fixe des entrées de la prom et mise à 0 et 1 manuelle d'une seule entrée. Là c'est plus dur à voir mais j'ai toujours une foutu pulse parasite malgré la très grande lenteur de changement de niveau.
Résultat négatif.

8 - Mise en place de résistances de tirage vers le 0v ou le +5v.
Résultat négatif (seul le niveau de tension en sortie change légèrement d'environ 200 mV, pas de quoi fouetter un chat).


Conclusion :
Je suis paumé soit, plus vraisemblablement, toutes les proms de la machine sont effectivement HS et proviennent d'autres machines.
Cela pourrait être corroboré par le fait que toutes les proms sont sur support, cela veut dire qu'il y a eu un changement à un moment ou un autre.
En effet, sur mes 2 machines, et seulement sur la plus vieille, je n'ai qu'une seule prom sur support, toutes les autres sont soudées.

Conclusion bis :
Je vais tester la prom sur support de ma plus vieille machine (qui fonctionne) et voir si elle a un comportement identique ou non.

[Krapoutchik]

Bon, toutes les proms HS je trouvais ça vraiment trop invraisemblable .
Je suis donc reparti à zéro et je suis tombé sur un truc vraiment bizarre, en isolant la patte 5 de la prom bleue, son signal devient nickel .
Dès que je le raccorde à la porte suivante ça part immédiatement en cacahuète et je retrouve les pulses toutes pourries un peu partout, un reset n'y fait rien, il faut éteindre la machine

Mouais... je vais poser les valises un bon moment et me mettre un peu à réfléchir .

[Prof_Magnésium]

Cher Krapoutchik, ça se complique !

En fait ça me fait revenir à mon idée que l'adressage de la mémoire se fait vraiment mal. La PROM bleue adresse la ROM (upper PROM et lower PROM) par D7 et D8 et la RAM par D3, D5 et D6. Elle fait tout cela en décodant les bits d'adresse A11, A12, A13, A14 et A15. La PROM jaune sélectionne les bancs A, B ou C de la RAM.

Il serait intéressant de vérifier l'état des démultiplexeurs 74LS253 (CI69, 68, 67 et 66) ainsi que les portes OR 7486 (CI114 et 115). Il faudrait voir aussi si le dip switch J6/J7 est bien configuré .

Curieusement j’ai bien retrouvé sur la feuille n°3 mb5, mais pas mb5 barre (le pin 5 de la PROM bleue).

[Krapoutchik]

Episode xxxxx, j'ai perdu le compte .

Bon après 1 mois de travaux où j'ai plus joué du chalumeau, de la scie circulaire et du marteau que de l'oscilloscope je m'y suis remis.

J'ai un peu avancé mais pas dans le sens positif, j'étais parti sur le conflit de bus de donnée, oscilloscope à l'appui ( voir tout en haut de ce post) et ben ça n'a pas l'air d'être ça.

Pour faire simple j'essayais de voir quel était le circuit qui me mettais le boxon sur l'ensemble du bus de donnée d'où dévalidation des Chip Select et de tous les circuits partageant le bus (et il y en a un paquet ). J'ai même changé un 74LS155 (voir plus haut) sans résultat et ça j'ai vraiment horreur .
Du coup j'ai ressorti un de mes 2 DAI et là j'ai halluciné, le bus de donnée est quasiment identique sur les 2 machines, signaux tout pourris avec des niveaux jouant au yoyo, en bref la loose totale . J'ai également des parasites de commutations identiques sur la fameuse prom "Bleue".
J'ai effectué quelques mesures comparatives et, pour l'instant, la seule différence observable est que sur la machine OK on a une brève pulse d'écriture sur les bancs mémoire B et C lors de l'initialisation et pas sur la machine HS.

Cette pulse vient de la prom "Verte" donc la question à 2 sous d'euros anciens est : pourquoi cette pulse est absente dans la machine HS .
Pour complexifier le truc, la prom ainsi que les signaux en amont semblent OK, je dis bien "semble" car il doit bien y avoir quelque chose qui débloque .

La suite un peu plus tard....