ES4318F系统控制电路原理与维修

奇声DVD-7301型视盘机是奇声电子实业公司推出的一款DVD机。它采用美国ESS(依雅时)公司生产的DVD专用解码芯片ES4318F。该机未设专职的微处理器，全机工作均由Es4318F内置的精简指令系统控制微处理器(RISC-CPU)进行操作控制，包括控制驱动器(机心)的伺服和信号处理，使全机工作统一协调，而且电路简洁，故障率低，可靠性高。
一、Es4318F系统控制电路工作原理
1．电路组成
该机系统控制电路是以解码芯片ES4318F内置的RISCCPU为核心，配以FLASHROM程序存储器、DRAM数据存储器与各受控电路构成。基本组成电路如图1所示。其控制指令与检测信息通过数据通讯电路对各受控电路实施程序控制，并驱动显不屏将当前的工作方式显示出来。
(1)嵌入式RISCCPU
解码芯片ES4318F内部包括一个硬件解码电路和一个精简指令系统控制微处理器(RISCCPU)，还集成有相关的内部存储器(SDRAM)以及存储器的控制器。
内部各电路之间的数据交流在RISC处理器管理下通过内部总线进行。ES4318F配用一块8MB的闪存(FLASH)、一片大容量的DRAM读写存储器。这两片存储器与Es4318F的地址端、数据端、读写控制端相连，受ES4318F的控制。另外还有一片电可擦写E2PROM只读存储器，用于永久保护用户自行设置的一些功能，如开机密码、锁碟密码等。
(2)程序存储器FLASH
本机使用的HY29F800TG(U33)是8MB快闪存储器(FLASH)，片内固化有机器的控制程序、开机画面、屏显OSD等信息。FLASH存储器在特定的信号指令下可在路改写存储器中的信息。由于FLASH具有这一特点，所以采用这种存储器的机器可以实现智能升级。只要把厂家提供的升级软件光盘在该机中播放，就能在短短的几钟内升级为具有新的伺服控制与解码软件的新版本机型。
(3)DRAM
该机所用的HY57V651620B(U32)是韩国现代公司生产的一款64MBCMOS同步DRAM，存储容量大。DRAM用作***的数据缓冲存储和数据帧存睹。
(4)E2PROM
该机所用的24LC01B(U2)是在路电可改写存储器，主要用来存放用户信息，如记忆用户调整后的一些设置参数等。U2采用8脚小型扁平封装。

2．数据传输电路
该机数字电路间的数据传递是在复位清零后，依靠各种时钟信号，经数据通信电路进行数据交换，协调工作，完成操作、解码，再现光盘存储的声、像信息。
(1)复位电路
该机的复位电路如图2所示。在接通电源瞬间，电源电路输出+5V和+3．6V工作电压给伺服板与解码板，同时+5V电压还送至由复位芯片U9(Q04Q)、Q37等组成的复位电路。复位电路产生的复位脉冲分别送给解码芯片ES4318F24脚、FLASH存储器(HY29F800TG)44脚、视频编码电路CS495534脚进行清零复位，然后，整机进入初始化。
(2)时钟电路
时钟电路如图3所示。Y1晶振与HCU04(U30)内的振荡电路产生27MHz时钟信号，山其⑩脚输出，并通过隔离电阻分别送入解码芯片ES4318F的49脚(XIN)、105脚(DCLK)、116和117脚(PCLK2×SCN)，用于整机系统控制与MPEG-2解码，时钟信号同时还送入CS4955的29脚，用于视颁编码。
(3)数据传输电路
ES4318F与PT6312LQ之间的通信信号(见图4)：ES4318F160→PT6312⑤、⑥VFD—DATA操作显示串行数据；ES4318F：168→PT6312⑨VFD—STB选通信号；ES4318F169→PT6312⑧VFD—CLCK时钟信号。用于传送操作信息与显示数据。 [Page]
解码芯片ES4318F与24LC01B、PT6312、CS4955(视频编码器)之间的通信采用I2c总线，见图4。

ES4318F与闪存FLASH(U33)之间的通信信号(见图5)：ES4318F178～182、185～187脚与u33相关引脚构成8位FLASH数据线(LD0-LD7)；ES4318F②-⑦、⑩～16、19～21、204～207脚与u33相关引脚构成20位FLASH地址线(LA0—LA19)；Es4318F170脚→U3314脚FLASH存储器输出使能(LOE)；ES4318F176→U3312脚FLASH存储器片选信号(LCS)；ES4318198脚→U3343脚FLASH存储器低字节写使能(LWRLL)。ES4318F通过这些数据线、地址线、控制线，从U33中读取系统控制软件与解压微码，对整机实施程序控制与解压控制。




ES4318F与DRAM(U32)之间的通信信号(见图5)：ES4318F53-58、61-66脚与U3相关引脚构成12位DRAM地址线(DMA0～DMA11)；ES4318F77～82、85-90、93-96脚与u32相关引脚构成16位DRAM数据线(DB0～DB15)；ES4318F69→U3217列地址选通(DCAS)；ES4318F71→U3216写操作信号(DWE)；ES4318F72→U3218行地址选通(DRAS0)；ES4318F100→U3235片选信号(DCS)；ES4318F101→U3215、39数据输入／输出屏蔽信号(DOM)；ES4318F102→U3238时钟信号(DSCK)。此芯片的16位数据信号线与解码芯片ES4318F之间采用直接连接，但12位地址线和各控制线均采用电阻耦合。DRAM作为音频和视频缓冲存储，由ES4318F摔制DRAM对音频和视频数据进行写入或读出操作。


ES4318F与伺服系统的通信信号(见图6)：ES4318F与伺暇系统中MT1388E(U201)的连接采用标准的ATAPI接口连接。ES4318F122～128、131～137、141脚与MT1388E相关引脚构成16位数据线(HD0～HD15)；154、155、158脚与MT1388E相关引脚构成3位地址线；Es4318F144、145、146、147、150、151、152、153脚与MT1388E相关引脚构成控制线，分别传输中断请求信弓(HIRQ)、复位信号(HRST)、准备就绪信号(HIORDY)、写控制信号(HWR)、读控制信号(HRD)和三种片选信号(HIOCS16、HCSIFX、HCS3FX)。ES4318F通过这些数据线，检测机心状态，对机心电路进行控制。
3．初始化
通电开机后，电源电路输出+5V、+3．6V电压，复位电路u9(Q04Q)产生的复位脉冲分别使U1(ESH4318F)、U33(HY29F800TG)、U14(CS4955)复位。微处理器U1复位后自身初始化，再对U3(PT6312LQ)进行初始化，在显示屏显示“LOAD”字符；再从U33下载程序，并暂存于随机动态存储器U32(HY57V651620B)中，与此同时，还对U14(CS4955)进行初始设置，厂家设置开机画面“奇声DVD”立即在电视屏上出现；最后对U201(MT1388E)进彳了初始化，对机心托盘、激光头复他、搜索、检测等实施动态控制。完成初始化后，浚机才进入正常的待机工作状态。

4．操作显示电路
该机操作显示电路如图7所示。
(1)操作输入电路
谚机操作输入电路，分为本机键控电路与红外遥控电路；葡i种。键控电路是将操作信息分别从⑩-12脚输入U3(PT6312)，经识别后处理成串行操作指令数据从⑤脚输出，经连接器J1⑥脚送到U1160脚，由U1输出各种控制信号，控制各受控电路进入相应的状态。U3工作昕需的时钟信号由U1169脚输出，经J1⑤脚提供给U3⑧脚。
红外遥控接收器HK16接收到的各种遥控操作信息，经连接器J1②脚输至u1166脚，以进行各种遥控操作。
(2)显示电路
U3在输出各种操作指令的同时，还通过连接器J1⑥脚(数据线)接收从u1发出的机心各种状态数据与信息，并将这些数据与信息处理成相应的阳极段位和栅极控制信号，分别从15～26、28-31、33-37脚输出，送到显示屏VFD各脚，显示出各种操作和机心运行字符以及播放信息。 [Page]
二、ES4318F系统控制电路典型故障分析
1．整机不工作
整机不工作故障现象表现为按下电源开关后，显示屏不亮、无开机画面、机心无任何动作，即死机。
造成死机故障的原因常有两种：一是电源电路有故障，无正常电压输出至各单元电路；二是ES4318F内的RISC处理器工作失常。检修时应首先排除电源故障，在电源输出电压正常的情况下，再对以ES4318F为核心的系统控制电路进行检查。
(1)检查系统控制电路的三个基本工作条件。
在实际维修中发现，系统控制电路不正常，要检查供电、复位信号、时钟信号。1)检查各IC供电正常与否。ES4318F需要+3．6V(实测为+3．4V)、+5V两组电压供电，这两组电源缺一不可，任一组不正常均可引起死机现象。其中①、⑨、27、35、44、51、59、68、75等脚均为+3．6V供电端，只要检测其中一两只脚的电压正常，其他引脚又无脱焊，则其供电一般就没有问题。159脚为+5V供电端；还要检测DRAM(u32)①、③、⑨等脚、E2PROM(U2)⑧脚以及FLASH(U33)23脚的+5V供电是否正常。
2)检查复位信号是否正常。ES4318F复位端为24脚，采用低电平复位方式，在开机瞬间处于低电平状态，让芯片内部的寄存器、SRAM中的信号清零复位，以保证在开机时不产生错误的指令信号，待其他的芯片都得到正常电压处于正常工作状态以后再恢复为高电平，整机开始正常工作。FLASH(U33)复位端为44脚，视频编码器CS4955复位端为34脚，均采用低电平复位方式。
但应注意，ES4318F24脚和FLASH44脚的稳态电压均为5V，而CS495534脚稳态电压为4．1V。当用万用表检查时，可先测量复位端的稳态电压是否正常，检测结果有两种情况，一种是始终为低电平而不能上升到正常的高电平，则芯片内电路始终处于复位状态，不能进入正常工作状态；另一种是稳态电压正常。在测到复位端的稳态电压正常后，还须进一步检测复位端在开机瞬间是否有低电平的复位脉冲输入。可用万用表红表笔接+5V端，黑表笔接复位端，接通电源瞬间，若指针有0→4V→0的摆动过程，则说明复位电路已产生了低电平复位脉冲，而在关断电源时也应有0→0．4V→0的摆动过程。反之，若万用表的指针7不摆动，则为无低电平的复位脉冲输入。
另外，在实际维修中也常采用模拟复位方法判
断复位电路的正常与否，在测到复位端稳态电压正常时，用一根短路线将芯片的复位端对地瞬间短路(只适用于低电平复位有效的)，若机器恢复正常工作，则表明故障因无复位信号输入而引起，应检查复位电路；若模拟复位后，机器仍不能工作，则可判断故障不是因复位信号而造成的。检查复位电路，应重点检查复位芯片U9(Q04Q)是否失效，一般采用替换的方法检查。
3)检查时钟信号。时钟振荡电路HCU04(U30)11、13脚外接27MHz晶振(Y1)，为整个系统控制电路和解码电路提供工作时钟。
检查时钟信号最好是用示波器来观察波形。正常时，U3011脚应有2Vp-p27MHz的正弦波形；13脚应有0．5Vp-p、27MHz的正弦波形，⑩脚应有1．8Vp-p、27MHz的正弦波形。ES4318F49、105、116、117脚以及CS495529脚均应有1．8Vp—p、27MHz的正弦波形。
无示波器时，可试换Y1(27MHz)晶振和检测U30接晶振的两引脚上直流电压是否正常，正常时U3C11、13脚直流电压在2.4V左右。
(2)检查ES4318F外围的集成电路是否有损坏
经以上检查仍不能排除故障，则可能是E2PROM(U2)、DRAM(U32)、FLASH(U33)内部被击穿，这时只有分别更换这三块芯片进行检查。注意，FLASH须用写好数据的芯片来更换，而DRAM可用空白芯片更换。 [Page]
(3)检查ES4318F内部RISC处理器是否损坏
若检查ES4318F及整个控制系统的基本工作条件具备，又经代换检查外围的E2PROM、DRAM、FLASH也不能排除故障，则很可能是ES4318F内置RISC处理器受损，只有替换此芯片。ES4318F芯片在市场上不易购到，可向生产厂家和特约维修部联系购买。
2．VFD显示屏不亮，无开机画面，控制失灵，但机心有初始化动作
引起该故障的主要原因是ES4318F的116、117脚无正常的时钟信号输入，或ES4318F与FLASH(U33)、DRAM(U32)、E2PROM(U2)之间的数据通讯受阻。
值得注意的是，该机采用的是伺服部分(前端)和解码部分(后端)相对独立的方案，前、后端都有各自的FLASH和DRAM，即不是共用一套FLASH和DRAM。因此解码板上ES4318F与U33、U32、U2之间的通讯受阻，一般只是影响到解码电路的正常工作，而伺服系统依然可以工作，如果机内有碟片，碟片可一直正常旋转。这一结构上的特点对于维修本型机有重要意义。
3．显示屏无显示、不能操作
本故障指有正常的开机画面，机心有初始化动作(若机内有碟片，能够正常旋转)，只是显示屏无显示、不能操作。出现本故障时，应重点检查操作显示电路PT6312LQ(U3)的工作情况。U3通过连接线及接插件J1与ES4318F相连，应首先检查连线有无断线、接插件有无接触不良。再检测U3的供电，测其14、38脚是否有+5V工作电压、27脚的-25V负工作电压是否正常。若电压正常，是PT6312LQ内部损坏，须更换该集成块。
4．操作失效
操作失效主要表现为以下两种情况：一是本机键控失效，二是遥控失效。若用遥控器操作机器正常，只是面板操作失效，则故障在键盘扫描矩阵电路，这类故障检查较简单，主要应测量失效按键所在的线路与PT6312LQ相应脚的连接是否畅通。
遥控操作失灵的故障也较简单，出现这种情况时，首先检查遥控器内的电池，若电池良好，则检查遥控器或机内的红外接收头。应重点检查遥控器是否因摔落而造成内部元器件脱焊，检查按键是否漏电、短路等，替换检查455kHz晶振、红外发射二极管。
检查接收头，可通过测量接收头的信号输出端(REM)电压，正常时在未按遥控器时，应为4．6V左右，按遥控器的按键时，应降为4V左右，且指针抖动。若用示波器测量，在按键时应有连续的脉冲输出，否则说明接收头不良，应予以更换。若接收头正常．就应检杳接收头的信号输}{J端至ES4318F166脚的信号通路是否断路。
5．显示屏无显示
机器工作正常，只是VFD显示屏无显示，故障应在显示屏及其驱动电路中。显示屏24、25脚(F+)与①、②脚(F-)间的灯丝电阻约为15Ω，若测得阻值远大于此值，则为灯丝断路；再测灯丝电压是否正常，正常应有3V左右的脉动直流电压，若无电压或太低，则应检查电源电路中的灯丝电压提供电路。在灯丝电压正常时，再测显示屏③～23脚的直流电压，应为负十几伏至负二十余伏，且在播放状态下应有轻微的波动；用示波器测其③～23脚阳极段位和栅极控制信号输入是否正常，正常应有35Vp—p的窄脉冲输入。若显示器③～23脚无脉冲输入，应接着测显示驱动电路PT6312LQ15～26、28～30、33～37是否有35Vp—p的驱动脉冲输出。若PT6312LQ有脉冲输出，则检查PT6312LQ与显示器间的线路是否开路；若PT6312LQ无脉冲输出，而测PT6312LQ负电压端27脚电压又为正常的-5V，则是PT6312LQ内部损坏，应更换。若显示器的灯丝电压以及输入的阳极段位和栅极控制信号均正常，可判断无显示故障是因显示屏本身损坏，应更换。 [Page]
三、故障检修实例
【例1】无开机画面，无屏显，无机械动作
首先检查电源电路输出的各组电压均正常，判定故障在解码板，可能是系统控制电路ES4318F未进入工作状态，应重点检查其三个工作条件是否具备。测量ES4318F、FLASH、DRAM、E2PROM供电正常。检查复位信号正常。用示波器检查时钟信号，发现ES4318F的105脚无时钟信号输入，正常时应有1．8Vp—p27MHz的正弦波形。将探头移至时钟振荡电路U30t10脚，有1．8Vp-p27MHz的正弦波形输出。仔细检查U30⑩脚至ES4318F105脚间的信号通路，发现电阻R42(33Ω)一端已开路。补焊后通电试机，机器恢复正常工作。ES4318F的105脚是系统工作的主时钟信号输入端，当该脚无信号输入时，ES4318F不能进入工作状态。
【例2】无开机画面，无屏显，本机键控和遥控均失效，但机心有初始化动作。
检查解码板各IC的供电、复位信号、时钟信号正常。检查ES4318F与FLASH、DRAM、E2PROM之间的通讯线路，无短路、开路现象。通电后测Es4318F与通讯有关的引脚电压，发现其I2c端口160、161脚电压异常，已由正常值3．9V下降到了2V左右。断电后测此两脚对地正、反向电阻，仅有0．5k，而正常时正、反向电阻均应为1．2k左右，怀疑I2C总线上挂接的E2PROM存储器24LC01B或视频编码器CS4955及操作显示电路PT6312LQ内部有击穿短路。逐一将这三者的引脚从I2C总线上断开，当断开24LC01B⑤、⑥脚后，测得ES4318F160、161脚对地电阻恢复正常，判断24LC01B内部短路。更换24LC01B后，故障排除。更换E2PROM存储器后靠前次通电时，ES4318F即读取出FLASH芯片中的相关信息，并把它写入此芯片内部之后即可以正常使用了。
【例3】无开机画面，无屏显，本机键控和遥控均失效，但机心有初始化动作。
检查以ES4318F为核心的系统控制电路的基本丁作条件正常，接下来检查Es4318F与外围芯片的连接。用放大镜观察芯片的引脚焊接情况，发现Es4318F53、54脚(DRAM地址总线端)间的焊锡几乎连在一起，用万用表测这两脚间的电阻，仅几十欧，正常应在千欧以上，怀疑故障因两地址总线漏电造成。在该两引脚附近撒些松香粉末后，再用尖头烙铁重新焊接，使两脚间的焊锡熔化后在表面张力作用下收缩而分离开来。经此处理后，53、54脚间焊锡巳分离开，这时通电试机，故障排除。
Es4318F内部包含有存储器控制电路，该电路通过相应接口控制DRAM(U32)，不仅对解码过程产生的数据帧信号进行暂存，同时，在每次开机时，ES4318F从FLASH中下载的程序以及开机画面等信息，也要暂存在DRAM中。当ES4318F与DRAM之间的地址总线、数据总线漏电、短路、开路时，均会使ES4318F内部的RISC处理器工作失常，产生故障。
【例4】无屏显，本机键控和遥控均失效，但有开机画面。
开盖后通电检查，发现机心有正常的初始化动作，碟片还能正常转动(机内原有碟片)。在按下本机面板按键或遥控器按键时，电视屏左上角均有手掌形的禁止符号显示，表明ES4318F内部的RISC处理器已接收到了操作指令，只是不能使被控电路(主要是机心电路)正确地执行相应的动作，判断ES4318F工作基本正常，可能是Es4318F与外围电路的通讯电路有问题。
在通电的情况下，用手接触到伺服板与解码板之间的40线排线，VFD显示屏即可点亮，并能显示“LOAD”字符，同时电视屏上也有“读碟”字符显示，且几秒后还能读出目录，也能播放出图、声，只是有较多停顿；若手离开该排线，则图像就完全静止下来，显示屏所显示的时间也不走了，但碟片仍在转动。据此怀疑故障发生在Es4318F与伺服板上的MT1388F(伺服控制和数字信号处理电路)间的通讯电路。只好打开DSL-720A伺服一体化机心，检查安装在机心的机架下部的伺服电路板。 [Page]
最后查出MT1388F的130@脚与接插件CN20131脚之间的信号电阻R216(22Ω)虚焊。该信号的路径是：MT1388F的130R216→CN201131→R114(22Ω)→ES4318F的144脚(图6中未画出R216、R114)，所传输的信号是主机中断请求信号。重新焊好R216后通电试机，故障排除。