Immer mehr Geräte der Consumer Electronic werden über den I2C-Bus gesteuert. Mit Hilfe des Prüfsystems I2C-Bus + EEPROM Data kann er auch zur schnellen und kostensparenden Fehlersuche herangezogen werden.

Welcher Radio- und Fernsehtechniker oder auch Informationstechniker hat nicht schon mit einem unangemessen hohen Zeitaufwand die Ursache für ein mit üblichen Mitteln nicht feststellbares Versagen eines modernen elektronischen Gerätes gesucht, das sich abschaltet oder beharrlich im Standby-Zustand verbleibt. Denn nicht in jedem Fall lassen die Fehlersymptome eine eindeutige Identifizierung der Fehlerquelle zu. Bei einigen Gerätetypen lassen sich Module ziehen, um dem Fehler auf die Spur zu kommen. Andere Geräte und insbesondere weniger gut gepflegte Marken bieten kaum eine andere Ansatzmöglichkeit als den wahllosen Austausch von in Frage kommenden Bauteilen. Besonders problematisch sind dabei vielbeinige ICs und solche, die in beidseitig beschichteten Platinen grundsolide verlötet sind. Die dann nötige aufwändige Fehlersuche steht bisweilen in krassem Missverhältnis zum Zeitwert des Gerätes oder zu dessen Anschaffungspreis.

Über Fehler und deren Suche

Der Standby-Zustand wird in der Regel vom Prozessor ausgelöst, der eine Fehlmeldung am Bus feststellt und das Gerät oder die Anlage in den Wartestand versetzt. Dieser Fehler wird häufig durch einen am Bus betriebenen integrierten Schaltkreis verursacht. Da aber Halbleiterschaltungen zunehmend über Bussysteme gesteuert werden und auch die Anzahl der am Bus betriebenen ICs steigt, nimmt zwangsläufig der Umfang dieser versteckten, potenziellen Fehlerquellen zu.
Gelegentlich sind in der Reparaturpraxis weitere Phänomene festzustellen. So werden z. B. Geräte mit Fehlern in Reparatur gegeben, die es eigentlich nicht geben dürfte. Neue bzw. fehlende Funktionen, geänderte Programmbelegungen oder auch das Verharren in einer bestimmten Funktion - alles Mängel, die sich mit den vorhandenen Bedienelementen nicht beheben lassen. Weitere Fehlerquellen können auch lernfähige Fernbedienungen sein, die im EEPROM unbeabsichtigt Daten geändert haben, wobei das auch Daten sein können, die zwar vorhanden sind, aber in dem betreffenden Gerätetyp nicht zu Anwendung kommen. Schließlich verursachen fehlerhafte EEPROMs nicht unbeachtliche Beschaffungskosten.
Servicefreundliche Hersteller haben zwar mittlerweile bei verschiedenen Fernsehgeräten Möglichkeiten geschaffen, mit einem integrierten Serviceprogramm ICs am Bus abzufragen. In allen anderen Reparaturfällen kann mit der nachfolgend beschriebenen Prüfvorrichtung I2C-Bus + EEPROM Data, die von der Firma R&J Fernsehteam-Service GmbH, Ronnenberg, entwickelt und auch zum Patent angemeldet wurde,in wenigen Minuten exakt und schnell festgestellt werden, ob und welches der angeschlossen ICs eine Fehlermeldung abgibt bzw. der Inhalt eines EEPROMS ersetzt werden muss.

Zum I2C-Bus

Der I2C-Bus ist ein bidirektionaler serieller Bus mit nur einem Leitungspaar. Die am Bus betriebenen ICs haben ein I2C-Bus Interface mit einer im Bauteil festgelegten Grundadresse (Slave-Adresse) über die sie identifiziert und angesprochen werden. Mit Hilfe von Hard- oder Softwaremaßnahmen lassen sich manche Typen abweichend adressieren. Eine Änderung der Adresse ist immer dann erforderlich, wenn ICs gleichen Typs in einer Schaltungseinheit am gemeinsamen Bus betrieben werden, z. B. für die unabhängige Aufbereitung der Stereo-Kanäle. Nach einem Adressenaufruf und erfolgter Rückmeldung des jeweils aufgerufenen ICs können vom Prozessor (Master) zweckentsprechende Regel- und Schaltzustände über das IC gesteuert, aber auch Abfragen vorgenommen werden.
Die Akzeptanz des I2C-Bus in weiten Bereichen der Elektronik hat zu einer wachsenden Anzahl neuer ICs und damit zwangsläufig zu einer Erweiterung des Adressenumfangs geführt. Während zunächst mit 7-bit und 120 eingesetzten Adressen eine ausreichende Differenzierung gegeben war, ist mit dem neu eingeführten zusätzlichen 10-bit-Verfahren eine Aufgliederung auf weitere 1024 Adressen möglich. Ab Adresse 240 (dezimal) bzw. F0 (hexadezimal) im ersten Byte wird der Aufruf mit einem weiteren Datenpaket eingeleitet. Ebenso erhöhte sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit des I2C-Busses entscheidend. Moderne ICs erlauben mittlerweile im High-Speed-Modus eine Verarbeitung von Bitraten bis zu 3,4 Mbits/s und sind abwärtskompatibel zu den bereits existierenden I2C-Bus-Systemen, einschließlich der 1982 eingeführten Grundversion mit 100 kbit/s. Ihre Verarbeitungsgeschwindigkeit passt sich dem langsamsten Bauteil an.

I2C-Bus + EEPROM Data

Das Prüfsystem I2C-Bus + EEPROM Data besteht aus einer bedienfreundlichen Software, einem Interface mit Anschlusskabel für die Druckerschnittstelle sowie Datentabellen und erfordert einen handelsüblichen PC, der mit Windows 95/98 arbeitet. In Vorbereitung sind weitere Softwareversionen für gängige Betriebssysteme. Das Interface ist mit einer 9-poligen Anschlussbuchse für die Kontaktierung des zu prüfenden Geräts ausgestattet. Für die Datenabfrage oder -eingabe sind die Datenleitung SDA, die Clockleitung SCL und Masse anzuschließen. Ein universelles Anschlusskabel mit Abgreifklemmen gehört zum Lieferumfang. Besonders servicefreundliche Hersteller haben die Busleitung(en) mit einem Außenanschluss ausgestattet und ermöglichen damit den problemlosen und direkten Anschluss des Prüfgerätes. Zu wünschen wäre jedoch eine Anwendungsempfehlung für eine genormte Schnittstelle. Fabrikats- bzw. typenspezifische Anschlusskabel können aber auf Anforderung geliefert werden.
Von Fall zu Fall ist eine weitere Anschlussmaßnahme nötig, um Schaltungen, deren Prozessoren ständig den Bus abfragen, ruhig zu stellen. Hier lässt sich der Prozessor mit einem an den Quarz geschalteten Kondensator von z. B. 10.000 pF am Quarz zuverlässig abschalten, so dass die Prüfung der Schaltung störungsfrei durchgeführt werden kann. Bei Prüflingen, deren Prozessoren ein integriertes I2C-Bus-Interface besitzen und nur bei Inbetriebnahme und Funktionsänderungen Abfragen am Bus vornehmen, müssen keine weiteren Beschaltungen vorgenommen werden. Sie sind sofort dialogbereit.
Zugriffsbereite Datentabellen sind der eigentliche Nutzwert der Prüfeinrichtung. In den Datentabellen für die Busprüfung sind die kompletten IC-Adressen der gespeicherten Geräte enthalten, geordnet nach Hersteller, Type, Chassis, Produkt und ggf. Modul zum automatischen Aufspüren von fehlerhaft arbeitenden ICs. Bei einer Busabfrage werden die Adressrückmeldungen mit den vorgegebenen Solladressen und -werten der Datei softwaregesteuert verglichen und Fehlmeldungen mit Angabe des IC-Typs und ggf. Positionsnummer angezeigt.
Die Abfragegeschwindigkeit der Prüfeinrichtung wird automatisch den jeweiligen Erfordernissen angepasst. Im 10-Bit Bereich ab der Adresse 240 wird der IC mit einer entsprechen höheren Bitrate angesprochen. Die Datentabellen enthalten zusätzliche Hinweise, z. B. zu den jeweils vorgesehenen Anschlüssen bzw. gut zugänglichen Anschlusspunkten am Prüfobjekt oder auch mitunter erforderliche Zusatzmaßnahmen. Adressdateien sind unter dem Oberbegriff "Fabrikat" auf Disk zusammengefasst. Am Aufbau von komplexen Datensammlungen wird gearbeitet. Immer weiter veränderte bzw. neue Produkte, aber auch die Einführung neuer Marken erfordern zwangsläufig eine fortlaufende Erweiterung des Datenbestandes. Einen stets aktuellen und wirtschaftlichen Zugang zu allen diesen Daten erhält man deshalb kostengünstig über das Internet. In einer geschlossenen Benutzergruppe kann der Anwender jederzeit auf die Daten zugreifen, ohne dass die Arbeiten am Reparaturgerät unterbrochen werden müssen.

Allerdings wird nicht für jeden exotischen Gerätetyp eine komplette Adressdatei erreichbar sein. Abhilfe schafft auch hier der I2C-Bus + EEPROM Data, mit dessen Hilfe der Anwender mit wenigen Handgriffen beliebige Geräte abfragen und die Daten für den Eigenbedarf speichern kann. Insbesondere in Vertragswerkstätten kann so innerhalb kurzer Zeit mit mäßigem Aufwand eine umfangreiche Datei erstellt werden.
Ein Vertrieb der Daten würde lizenzrechtliche Regelungen erfordern.

Erfasste Adressen
Für die Identifizierung und Zuordnung der erfassten Adressen eines Gerätes steht eine weitere Datei mit Einzeladressen von ICs zur Verfügung. Sie ist aus Gründen der Übersichtlichkeit eng gefasst, kann jedoch zweckmäßig über ein Update aus dem Internet erweitert werden. Die vorhandenen I2C-Bus-ICs des zu reparierenden Gerätes können so anhand eines Schaltbildes oder nach Durchsicht des Prüfobjekts erfasst und einer Adresse zugeordnet werden. Nach Speicherung stehen dann die einzelnen Adressen des Gerätetyps mit Positionsangabe für eine spätere Prüfung zur Verfügung.

Adressen-bezogene IC-Vorschlagsliste
Der Abfrage, Speicherung und Bereitstellung von EEPROM Inhalten für Updates, die ebenfalls in Datentabellen, aber unabhängig zu den Adressdateien gespeichert werden, kommt eine wachsende Bedeutung zu, denn, wie eingangs schon erwähnt, treten vermehrt Softwarefehler auf.

Dateninhalt eines EEPROM

(Teilmenge des Adresse 160)
Von besonderem Nutzen sind gespeicherte EEPROM- Dateien immer dann, wenn einem Reparaturgerät Daten und damit Funktionen abhanden gekommen sind, die manuell kaum oder nur mühselig einzugeben und in der Regel nur teuer einzukaufen sind. Diese Daten werden auch über das Internet abrufbar sein. Die Vorhaltung von EEPROM Inhalten erlaubt darüber hinaus eine stressfreie Programmierung von aktualisierten, regional gewünschten und kundenorientierten Sendertabellen.

Zusatzgeräte

Mit dem Sonderzubehör Easyprom können lose EEPROMs kopiert werden. Dieses handliche Gerät wird direkt auf die 9-polige Schnittstelle am Interface gesteckt.
Steht in der Werkstatt oder am Arbeitsplatz kein PC zur Verfügung, kann auf den I2C-Bus Controller zurückgegriffen werden. Dieses handliche und robuste Prüfgerät ist mit einem Prozessorbaustein ausgerüstet und gestattet eine zuverlässige Adressenabfrage am I2C-Bus, selbst in etwas rauerem Umfeld. Die gewünschten Daten der Gerätetype werden am PC ausgewählt und über eine serielle Schnittstelle in den I2C-Bus Controller geladen und dort für den Prüfvorgang gespeichert. Der Anschluss und die Abfrage am Prüfobjekt unterscheidet sich nur wenig von der zuvor beschriebenen PC-Version.
Helmut Müller
rfe 10/00