Радиосенсорная диагностика целостности сигналов внутрисхемной и периферийной архитектуры микропроцессорных устройств

Впервые разработан и представлен пассивный метод радиосенсорной диагностики целостности сигналов микропроцессорных устройств, основанный на регистрации электрической составляющей ближнего поля электромагнитных излучений, индуцируемых вследствие тактового формирования (непостоянства) импульсной характеристики цифровой цепи, обусловленной динамической перестройкой активной конфигурации ее внутрисхемной и периферийной архитектуры. Показано, что реальное излучение есть суперпозиция полей излучателей активной архитектуры микропроцессора, у каждого из которых своя импульсная и амплитудно-частотная характеристика со своими пиками и провалами, резонансами и возбуждениями. Представлено выражение для свободной составляющей при колебательном характере процесса перераспределения энергии между реактивными накопителями, зависящей от значений емкостей подзатворных диэлектриков МДП-транзисторов, барьерных и диффузионных емкостей p-n переходов, индуктивностей и омических сопротивлений элементов цепи и схемы их архитектурного соединения. Подготовлен и проведен эксперимент по методу пассивной радиоволновой технической диагностики микропроцессорных устройств на специально разработанном тестовом образце с известным алгоритмом выполнения команд. Представлены результаты регистрации серий сигнальных радиопрофилей при запуске образца цифрового устройства и проведена корреляционная оценка воспроизводимости эксперимента. Доказано, что на реперном сигнальном радиопрофиле формируются временные интервальные переходы свободных осцилляций, соответствующие обращению микроконтроллера к периферии по алгоритму командного функционирования образца. Показана возможность получения подробной информации о характере периферийной нагрузки и ее работоспособности посредством исследования соответствующих участков реперного сигнального радиопрофиля. Установлено, что на регистрируемых радиоизображениях четким образом идентифицируются спектрально-временные фреймы программно-аппаратного функционирования исследуемого цифрового устройства.

1. Петушков Г.В. Оценка и прогнозирование надежности для высоконадежных программно-аппаратных систем на примере центров обработки данных. Российский технологический журнал. 2020;8(1):21−26. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-1-21-26

2. Еременко В.Т. и др. Техническая диагностика электронных средств. Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК»; 2012. 157 с. ISBN 978-5-93932-424-3

3. Воробьев Ю.М. Методы контроля, обнаружения и диагностики неисправности цифровых устройств на ранних этапах отказов. В сб.: «Вузовская наука в современных условиях»: сб. мат. 54-й научно-технической конференции. Ульяновск: УлГТУ; 2020. С. 100−103.

4. Куликов Г.В., Костин М.С., Воруничев Д.С. Реинжиниринг изделий электронных средств в задачах внутрисистемного контррадиопротиводейстия. Вестник РАЕН. 2018;18(3):75−86.

5. Hu Y., Li W., Wang Y.F., Jin G., Jiang X. A JTAG-based management bus on backplane for modular instruments. Journal of Instrumentation. 2019;14(9):T09002. https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/09/T09002

6. Васильев Р.А., Ротков Л.Ю. Обнаружение побочных электромагнитных излучений и наводок с помощью программно-аппаратного комплекса «Легенда». Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет; 2018. 45 с.

7. Костин М.С., Бойков К.А. Радиоволновые технологии субнаносекундного разрешения: монография. М.: РТУ МИРЭА; 2021. 142 с.

8. Ткаченко Ф.А. Электронные приборы и устройства. М.: Инфра-М; 2018. 156 c.

9. Башарин С.А. Теоретические основы электротехники. М.: Академия; 2018. 192 c.

10. Костин М.С., Воруничев Д.С. Реинжиниринг радиоэлектронных средств. М.: МИРЭА; 2018. 131 с. ISBN 978-5-7339-1466-4

11. Osolinskyi O., Kochan V., Dombrovskyi Z., Sachenko A., Kochan O. ADC for energy measurement systems of microcontroller. In: Proceedings of the 2019 10th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS). 2019, p. 1012−1019. https://doi.org/10.1109/IDAACS.2019.8924462

12. Очкуренко Г.О. Программирование микроконтроллеров семейства AtMega на базе системы Arduino. Теория и практика современной науки. 2019;4(46):178−183.

13. Бойков К.А. Разработка и исследование системы радиоимпульсной регенерации для устройств высокоскоростной стробоскопической оцифровки. Журнал радиоэлектроники. 2018;3. URL: http://jre.cplire.ru/jre/mar18/6/text.pdf

14. Костин М.С., Воруничев Д.С., Марков Д.В. Реинжиниринговые исследования печатных плат с многослойной топологией в аспектах обеспечения технического противодействия. Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. 2018;1(137):47−56.

15. Костин М.С., Воруничев Д.С., Марков Д.В. Реинжиниринг радиоэлектронных цепей и сигналов печатных узлов с многослойной топологией в аспектах обеспечения технического противодействия. Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. 2018;3(139):49−56.