航天测控基于边界扫描和BIST的电路板可测试性设计.doc

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1、航天测控基于边界扫描和BIST的电路板可测试性设计　板级电路的可测性设计，是使电路模块易于测试的设计，是以改善电路模块可测性和可诊断性为目标的设计，是不改变原来电路的功能，尽量少用附加的硬件，力求用简单方法测试被测对象的一种设计方法。目前国内外前沿的可测试性设计技术大部分是从武器装备和大规模集成电路的测试需求发展起来的，是系统级或芯片级的可测试性设计技术。而电路板可以看作是一个小系统的缩影，也可以看作是芯片电路的扩展，因而一些系统级、芯片级的可测试性设计和测试方法可以应用到电路板的可测试性设计中。 　　一

2、、边界扫描技术　　自从边界扫描标准出现以来，市场上支持边界扫描机制的芯片及设计开发软件与日俱增，应用越来越广泛，逐渐成为主流可测试性设计技术。边界扫描机制提供了一种完整的、标准化的可测试性设计方法，其主要思想是：通过芯片管脚和芯片内部逻辑电路之间，即芯片的边界上增加边界扫描单元，实现对芯片管脚状态的串行设定和读取，从而提供芯片级、板级、系统级的标准测试框架。　　边界扫描机制可以实现的目标：①测试电路板上不同芯片之间的连接；②测试芯片及电路板的功能；③应用边界扫描寄存器完成其他测试功能，如伪随机测试、特征分

3、析、低速静态测试等。　　在设计过程中主要考虑以下几方面的问题：　　1、在器件的选择上要尽量选用支持IEEE-1149标准的芯片，而对于小型芯片，在实现功能相同的前提下，要尽量选用符合IEEE-1149标准的。电路的数字控制部分争取用可编程逻辑器件实现，同时对可编程逻辑器件的选择尽量采用兼容的器件，这样可以有效地对不同厂家的可编程逻辑器件进行同时配置。　　2、边界扫描链路是进行边界扫描测试的数据传输通路。符合IEEE-1149标准的板级边界扫描链路的基本连接方式一般有串行方式、并行方式和独立路径方式。在板级

4、电路设计中应根据实际需要来选择合适的测试总线连接方式。JTAG信号在设计时应考虑其工作的稳定性和各自功能的实现。TCK和TMS信号很重要，要保证它们稳定、无歪斜、缓冲、单调。TCK、TMS在进行测试时其典型扇出不能多于10个，为保证信号的完整性及电路的可靠性，一般在扇出大于5个时应进行缓冲驱动处理。对于不同工作电压系列的芯片在进行测试总线的串行或并行连接时，要把电路板上器件归类，不能将芯片的JTAG信号直接相连，应进行电压转换以便电压兼容。为了能将电路板级的测试和可编程器件的在线编程有机结合而又互不干扰，

5、就要解决测试与在线编程或在线仿真的兼容问题。技术途径上可以采取在结构设计时设置选择开关，同时在软件代码中编写相关的开关控制程序。　　3、对于一个电路板系统，若其上都是边界扫描器件，则只要将器件的TD1、TDO依次首尾相连，优化设计边界扫描链即可对整个电路板进行测试。但是往往一个电路板系统包含许多非边界扫描器件。一般可将非边界扫描器件分成几组，通过在电路板上置入边界扫描结构器件，包围非边界扫描电路来实现对每组非边界扫描器件的测试，此方法称之为簇（cluter）测试。由IEEE-1149兼容器件向被测器件注入

6、测试向量，同时采样ASIC边界扫描寄存器中的结果数据，从而进行响应分析。　　边界扫描技术在解决高密度电路板的测试有较大优势，但它在电路的动态测试和性能测试方面表现出一定的局限性。因而，有必要应用其他的可测试性设计技术弥补边界扫描技术的缺陷。　　二、BIST（内建自测试）技术　　BIST技术是针对芯片内部功能测试发展而来的，将其应用到板级模块可测试性设计中用以提高电路板功能测试的可测试性。与电路常规测试相比，基于BIST设计的电路非常有利于故障诊断、维护测试和开机测试。　　BIST方法可分为两类，一类是在线

7、BIST，另一类是离线BIST。在线BIST包括并发和非并发的方法，测试在电路的正常功能条件下进行，不把被测电路置于测试的方法。采用并发在线BIST方式时，测试与电路的正常操作同时进行，常用在编码和比较电路中。采用非并发在线BIST方式时，测试在电路空闲状态进行，常用在故障诊断中，测试过程可以随时中断，电路的正常功能可以重新开始。对于离线测试，测试不在电路的正常功能条件下进行，可以应用在系统级、板级和芯级测试，也可以用在制造、现场和操作级测试，但不能测试实时故障。　　内建自测试包括测试图形生成电路、数据压

8、缩电路、比较分析电路、存储器和控制电路。其自动产生测试向量，自动判断结果通过还是未通过，简化了外部测试设备。测试生成电路所产生的测试图形在时钟作用下加到被测电路CUT上；为了减少测试响应数据所用的空间及易于分析，常常把响应数据压缩，数据压缩电路的功能就是把测试响应数据压缩成特征符号；比较电路把捕获到的响应特征符号与参考特征符号相比较，最后给出结果：通过还是未通过；所有的测试操作，包括测试开始、检测结束以及同步都由内测试控制电路