江忠英

（海装驻南昌地区军事代表室 江西省景德镇市 333000）

1 引言

某显示系统作为直升机航电系统重要组成部分，通过多功能显示器显示飞行状态信息、综合态势信息等重要飞行信息。显示器蓝屏故障是某显示系统常见故障之一，对显示器蓝屏故障进行研究和梳理，可提高排故效率，保证载机的完备率。

2 故障现象

某型机飞行过程中，某显示系统出现“蓝屏”故障，现象为多功能显示器“蓝屏”，持续约20s 后恢复正常画面，在之后两次试验中，数次出现“蓝屏”现象。第一次试验发生“蓝屏”现象17 次，其中左屏发生11 次，右屏发生6 次；第二次试验发生“蓝屏”现象14 次，其中左屏发生12 次，右屏发生2 次。

3 故障定位

3.1 故障原因

某显示系统组成主要包括：1 台处理机、2 台多功能显示器、1台多功能键盘和1 个光标控制器。针对蓝屏现象，对某显示系统中各组成逐级进行定位分析，可以形成如图1、图2、图3所示的故障树。

高速直升此次某显示系统出现“蓝屏”故障表现为多功能显示器“蓝屏”，此次故障首先定位为多功能显示器故障。多功能显示器的原理框图见图4。

通过故障树以及原理框图对多功能显示器蓝屏故障进行分析，得到多功能显示器“蓝屏”可能原因如下：

头部显示组件故障，具体故障原因包括：

（1）LVDS 接收故障；

（2）FPGA 逻辑故障；

（3）5V 不稳引起复位。

电源板组件故障，具体故障原因包括：

（1）5V 受到干扰；

（2）飞机供电短时掉电；

（3）电源块工作异常。

DP 组件异常，具体故障原因包括：

（1）DP 组件视频输出接口电路异常；

（2）SGM 模块视频处理逻辑异常；

（3）SGM 模块复位。

3.2 故障排查

对以上故障可能原因进行分析及排查：

图1：某显示系统故障树

图2：多功能显示器故障树

首先头部显示组件故障中，头部显示组件作为产品的显示终端，接收DP 组件生成的LVDS 视频信号，经过特定的调制转换后以图形的方式呈现在液晶显示屏幕上。当头部显示组件检测到DP 组件发送的LVDS 信号不存在或者不正常时，会自身生成蓝屏显示画面。但是头部显示组件中LVDS 接收部件一旦出现故障，就不会自动恢复，一直保持故障状态，机上蓝屏发生后会在约20s 后自动恢复，可判断显示头部组件生成蓝屏画面并非LVDS 接收部件故障，同时观察了视频记录仪（DVR）对多功能显示器的视频输出记录，当多功能显示器出现蓝屏现象时，对应的视频记录仪上也显示无视频输出，因此可以确认，多功能显示器出现蓝屏故障是由于头部显示组件未接收到外部LVDS 信号输入而主动生成的蓝屏画面；FPGA 负责对接收到的LVDS 信号进行识别和调制转换，一旦出现故障，就不会自动恢复，应该一直保持故障状态，因此也并非FPGA 逻辑故障；头部显示组件当5V 不稳时，会重新复位，出现黑屏，然后蓝屏3 秒左右开始正常，与机上蓝屏然后20s 后恢复正常不符，所以也排除5V 不稳引起蓝屏复位。

图3：DP 组件故障树

图4：多功能显示器原理框图

接着关于电源板组件故障，其中产品5V 供电受到干扰后，会引起电源监视芯片产生复位信号，或者芯片由于供电不稳工作异常。干扰分为内部走线干扰和外部信号地受到干扰。产品内部走线是将电源块产生的5V 电压通过软线分别给DP 组件和头部显示组件，测量5V 输出波形如图5，纹波在80mv 左右，未有明显干扰波动，所以排除内部走线干扰。

图5：5V 电源纹波测量

图6：加入延时及异或操作后逻辑时序图

电源板组件将5V 提供给DP 组件和液晶屏组件，信号地和壳体地相互分开，对外交联时，仅DP 组件将信号地引出，作为DVI视频传输的回路地信号。DVI 传输线选用四芯同轴线缆，用屏蔽层作为信号地回路。所以电源板组件的5V 电源被外部干扰的可能是通过DP 组件DVI 传输线上的信号地被干扰；机上蓝屏重启后，首先考虑是否存在机上供电掉电现象，通过与飞行员了解蓝屏重启发生时，未进行任何操作，同时其他供电设备未出现掉电现象，如果是长时间掉电，液晶屏会出现黑屏现象。通过监控，蓝屏时未出现掉电现象，所以排除机上供电短时掉电引起蓝屏故障；产品5V 供电是通过DC-DC 电源模块将28V 转为5V 进行供电，电源块选用VICOR 电源块V28C5M50BL，该电源块输出功率为50W，工作温度-55°C ～100°C，通过贴合在电源板组件壳体进行散热。而产品5V 所需功耗不大于35W，产品经高温工作（70℃）长时间工作4 小时以上摸底，未出现性能下降引起蓝屏重启现象，机上蓝屏重启故障发生时间早、中、晚和起飞前后都出现过，和工作温度无关，所以排除工作温度过高和老化性能下降引起的蓝屏故障。

最后关于DP 组件异常，产品蓝屏20s 后恢复显示，时间上与DP 组件复位的时间比较吻合，同时观察产品发送给视频记录仪上记录的产品蓝屏时的显示画面，记录仪上显示黑屏（即没有视频输出），证明在蓝屏期间，DP 组件工作异常。通过监控软件监控发现，在蓝屏发生时，DP 组件响应了复位信号，DP 组件在复位期间无视频输出。由此可以判断多功能显示器蓝屏故障是由于DP 组件复位重启无视频输出引起。

3.3 故障确认

由于具体分析DP 组件复位重启无视频输出的原因：

3.3.1 DP 组件视频输出接口电路损坏排查

DP 组件视频输出接口电路为功能电路，通路上无任何逻辑电路，若视频输出接口电路损坏，则表现为视频持续无输出，与机上约20 秒时间后视频恢复现象不符，因此排除DP 组件视频输出接口电路损坏原因。

3.3.2 SGM 模块视频处理逻辑异常排查

可造成DP 组件无视频输出的FPGA 功能电路异常主要包括：FPGA 异常重启或复位、FPGA 译码解码出现错误、FPGA 部分Logic Cell 损坏或不能正常工作。如果FPGA 异常重启或复位，则会快速启动（复位重启时间约为700ms），而蓝屏现象持续时间为20s 左右，远远大于FPGA 重启或复位的时间。如果FPGA 译码解码出现错误，则伴随视频分辨率错误、或出现丢帧的情况发生，现象为显示器黑屏、或显示器闪屏。如果FPGA 部分Logic Cell 损坏或不能正常工作，则表现为稳定出现某一现象，因此可排除SGM模块视频处理逻辑异常原因。

3.3.3 SGM 模块复位排查

通过机上监控软件采集的故障信息显示，在产生蓝屏的飞行架次，DP 组件中的SGM 模块均产生了复位，在未产生蓝屏现象的飞行架次无任何复位信息记录。在试验室环境测试，SGM 模块产生一次复位并重启过程会产生一段近20 秒的视频无输出时间，与机上蓝屏时间吻合，故定位视频无输出故障与SGM 模块复位直接相关。

通过初步排查得到结果为DP 组件故障中的SGM 模块复位问题，进一步分析，SGM 模块出现复位问题原因如下：

（1）二次电源掉电；

（2）外部复位源复位；

（3）看门狗复位。

通过机上监控软件采集的故障信息显示，在任何飞行架次，都未产生任何二次电源掉电记录；同时，在试验室环境下对二次电源芯片供电能力进行测试，测试结果为二次电源芯片可满足二次供电需求且留有充足余量，在主供电正常的情况下，不会产生异常掉电。因此可排除二次电源异常掉电原因。通过将外部复位源全部禁用，并对外部复位源信号进行监控，在任何飞行架次，都未产生任何外部复位触发记录，且在禁用所有外部复位后，依然有蓝屏现象发生。因此可排除外部复位源复位原因。通过机上监控软件采集的故障信息显示，在产生蓝屏的飞行架次，DP 组件中的SGM 模块均产生了看门狗复位记录，复位次数与蓝屏次数吻合，在未产生蓝屏现象的飞行架次无任何复位信息记录，结合飞机转三亚试飞后，应用软件才开启看门狗功能，故定位视频无输出故障与SGM 模块触发看门狗复位直接相关。产生SGM 模块看门狗复位的直接原因可归类为：软件异常未喂狗、复杂环境误触发看门狗、看门狗逻辑内部误触发。

（1）软件异常未喂狗排查。通过机上监控软件采集的故障信息显示，在任何飞行架次，都未产生任何软件喂狗信号超时记录；同时，分析应用软件代码，若产生软件运行异常状态导致看门狗的情况下，应在蓝屏故障发生前视频画面会有持续1.65 秒的卡顿，通过回看视频记录仪视频，蓝屏故障发生前并未有任何卡顿现象。因此可排除软件异常未喂狗原因。

（2）电磁干扰误触发看门狗排查。在蓝屏故障发生后，多功能显示器有针对性的又进行了CS114、CS115、CS116、静电、EFT等试验，并在试验标准基础上加强试验条件，试验结果表明只有在静电试验中，使用静电枪将冲击电压提高到16kV 后连续对视频口和测试口的航插放电，会出现蓝屏现象，此蓝屏现象为高强度静电冲击导致PCIe 传输链路中断，是CPU 内部自检机制报错，由CPU发起硬件复位。在正常的静电试验条件下无法产生蓝屏现象，且在三亚现场对机上产品进行静电放电试验，无法复现蓝屏现象，因此，此种蓝屏现象与机上蓝屏故障现象不一致，排除电磁干扰触发看门狗原因。

（3）看门狗逻辑内部误触发定位。通过机上监控软件采集的故障信息显示，在产生蓝屏的飞行架次，DP 组件中的SGM 模块均产生了喂狗逻辑产生输出信号记录，产生信号次数与蓝屏次数吻合，在未产生蓝屏现象的飞行架次无任何复位信息记录，故定位视频无输出故障与看门狗逻辑内部直接相关。

通过在试验室环境下，对喂狗逻辑逐条操作进行监控，发现看门狗逻辑会产生采集软件喂狗信号丢失的情况，而丢失喂狗信号达到看门狗门限时间后，即会触发看门狗复位，导致SGM 模块复位，视频无输出。因此定位看门狗逻辑喂狗信号采集代码缺陷导致视频无输出故障。

综上所述，多功能显示器蓝屏故障是SGM 板看门狗逻辑喂狗信号采集代码缺陷导致DP 组件复位、视频无输出故障，进而表现出产品蓝屏故障。

4 故障解决方法

本文为解决因SGM 板看门狗逻辑喂狗信号采集代码缺陷引起的多功能显示器蓝屏故障，修改看门狗喂狗信号采样逻辑代码，将喂狗信号WDI 延时两个时钟周期，并将延时后的信号与演示前的信号做异或操作，通过此一系列操作，重新构造出一个稳定的且持续时间超过两个时钟周期的高电平信号WD_WDI_DELAY，以此信号作为采样源进行喂狗信号采样，保证每个喂狗信号都可以被正确采样，避免丢失喂狗信号，进而修复看门狗复位导致视频无输出，出现蓝屏故障。

如图6所示，经过两个时钟周期延时后重构出的WD_EDGE信号产生了足够的高电平脉冲宽度。在T2 时刻、T3 时刻及T4 时刻三个时钟上升沿处处于建立时间充足的稳定状态，可被正确采集，保证了喂狗信号采样不丢失。纠正措施不改变看门狗喂狗信号周期，针对对喂狗信号进行采样时，进行时钟脉宽补充，来防止采样建立时间不足的问题，由于看门狗喂狗信号周期远大于采样周期，因此此项纠正措施不会影响看门狗功能的正常工作，对其他逻辑功能也无任何影响，不影响产品功能。

5 结束语

某显示系统蓝屏属于重大技术问题，此故障会直接影响直升机的普通飞行、执行任务等工作。本文以 “某显示系统蓝屏”现象为例进行分析，对较为常见的蓝屏故障进行了定位分析，蓝屏故障是由于多功能显示器中的DP 组件内部的SGM 模块看门狗逻辑软件设计缺陷引起视频无输出进而表现为蓝屏。更改某显示系统逻辑之后，蓝屏问题得到解决。