故障信息处理测试中的边界扫描技术探析

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1、故障信息处理测试中的边界扫描技术探析摘要：边界扫描技术是一种完整的、标准化的可测性设计方法，它提供了对电路板上元件的功能、互连等进行测试的一种统一方案，极人地捉高了系统测试的效率。该文详细介绍了边界扫描测试的原理、结构，讨论了边界扫描测试技术的应川。关键词：边界扫描技术；JTAG；边界扫描设计集成电路的发展，特别是VLSI的出现和表面安装工艺(SMT)的使用，使复杂的数字系统和A-SIC的测试变得越來越闲难。鉴于此，联合测试行动组(JTAG)致力于可测性设计方法——边界扫描技术的标准化工作，并于1990年被IEEE接纳，形成了IEEE1149.1“测试存収口及边界扫描设计

2、”标准。JTAG标准通过边界扫描技术使IC各管脚的可控制性和对观察性达到了100%,支持从器件级宜至系统级的测试。1边界扫描技术的基本原理边界扫描技术的工作原理是：JTAG测试仪器使用一个山线测试接口，将测试数据以申行方式由TDT输入到边界扫描寄存器屮，通过TMS发送测试控制命令，经TAP控制器控制边界扫描单元完成测试数据的加载和响应数据的采集。最后，测试响应数据以串行担描方式由TDO送出到JTAG测试仪器。JTAG测试仪器将捕获到的响应数据与期望的响应进行比较，如果数据一致，则说明无故障存在。边界扫描测试总线由四个(另有一个TRST次为可选)专川引脚组成：测试数据输入(

3、TestDataln,TDI)、测试数据输出(TestDataOu,tTDO)、测试模式选择(TestModeSelec,tTMS)和测试时钟(TestClock,TCK)o主要完成测试矢量输入、测试和应输岀和测试控制。器件内边界扫描结构主要由测试存取口(TestAccessPor,tTAP)、TAP控制器(TAPController)、指令寄存器(InstructionRegister,IR)和测试数据寄存器(DataRegister,DR)等组成。边界扫描测试的所有操作都是经山测试访问端口，在TAP控制器的统一管辖之下实现的。TAP控制器是一个16位有限状态机，在TC

4、K的上升沿时刻，TAP控制器利用TMS管脚的控制信号控制IC中的边界扫描单冗进行状态转换、测试数据的加载和测试响应数据的采集。测试指令和数据通过TDI输入到测试逻辑，从TDI送入的数据在一定的周期(rfl指令或是测试数据寄存器决定)后将输出至TD0。简而言之，TAP提供了将指令/数据位流(bitstream)移位进入，或者移位出核心逻辑的机制。当其为指令位流吋，用来选择测试逻辑的哪个寄存器为有效。当其为测试数据位流吋，用来传送适当的激励/响应到测试逻辑的当前冇效组件中。2边界扫描测试方法应川边界fl描技术，对实现器件间耳连通路测试、器件和电路板的静态功能测试和器件自测试。

5、不同的测试在不同的工作方式下进行。这些工作方式可以通过加载相应指令到指令寄存器来选择。2.1内测试(INTEST)内测试测试TC本身的逻辑功能，即测试电路板上集成电路芯片的内部故障。测试向量由TDT输入，并通过扫描路径移位将测试向量施加到芯片的核心逻辑输入端，边界扫描寄存器的输出单元捕获核心逻辑的输出值即响应向量，根据输入向量和输出响应，就町以对电路板上各芯片的内部工作状态做出测试分析。在进行内测试时，通过边界扫描测试总线发送自测试“RUNBIST”命令，将芯片配置为自测试模式，自动完成测试欠量加载和测试响应分析，并通过边界扫描测试总线输出测试结果。2・2外测试方式(EX

6、TEST)外测试用于检测各集成电路间连线以及板级互连故障，包括短路故障和断路故障。此时边界扫描寄存器把TC的内部逻辑与被测板上其他元件隔离开來。器件间的互连通路测试是边界扌「I描技术的基本测试类型Z—。基本方法为：从互连网络一端的边界扫描单元加载输入值，发出外部测试“EXTEST”命令，然后通过互连网络另一端的边界扫描单元读出响应值，根据输入输出结果即可判断是否存在互连通路上的故障。在电路板的测试中出现最频繁的是断路和短路故障，传统的逐点检查的方法既麻烦又费时，Iflj通过边界扫描技术的外部测试方式，把从TDO端输出的边界扫描寄存器的串行信号与正确的信号相比较，就可以方便

7、有效地诊断出电路板引线及芯片引脚间的断路和短路故障。这是边界扫描技术一个非常显苦的优点。2.3采样测试方式(SAMPLE/RELOAD)采样测试方式用于对一•个正在运行的系统进行实时监控。当集成电路芯片处于正常工作状态下,将其数据采样下來，经扌描路径送出來检查系统的性能。采样测试在捕捉阶段从输入端并行输入引脚的数据，为外测试做准备。输入单元移岀器件标识(IDCode)：选择旁路寄存器，使数据在电路芯片间快速移位，可以观察1C正常工作时输入、输出引脚的数据流。此外还有多种测试指令，他们的存在和不断扩充，使边界扫描技术的应用得以抓