基于边界扫描技术的数字系统测试研究

2010-06-10 21:43:20来源: 倪 军 杨建宁 关键字:FPGA  CPLD  边界扫描  数字系统测试  JTAG

  摘 要: 介绍了支持JTAG标准的IC芯片结构、边界扫描测试原理以及利用边界扫描技术控制IC芯片处于特定功能模式的方法。针对IC芯片某种特定的功能模式给出了设计思路和方法,并用两块xc9572 pc84芯片互连的PCB板为例进行设计分析和实验实现。通过实验实现,体现了边界扫描技术易于电路系统调试和方便系统设计的特点,且设计的系统控制逻辑简单方便,易于实现。

  当今,微电子技术已经进入超大规模集成电路(VLSI)时代。随着芯片电路的小型化及表面封装技术(SMT)和电路板组装技术的发展,使得传统测试技术面临着巨大的挑战。在这种情况下,为了提高电路和系统的可测试性,联合测试行动小组(JTAG)于1987年提出了一种新的电路板测试方法——边界扫描测试,并于1990年被IEEE接纳,形成了IEEE1149.1标准,也称为JTAG标准[1]。这种技术以全新的“虚拟探针”代替传统的“物理探针”来提高电路和系统的可测性。由于 JTAG标准的通用性很好, 现在许多IC公司都提供了支持边界扫描机制的IC芯片,甚至部分FPGACPLD芯片也采用了这一技术。

  本文介绍支持JTAG标准的IC芯片结构,并以Xilinx公司的两块xc9572_ pc84芯片为例,探讨并利用边界扫描技术控制IC芯片处于某种特定功能模式的方法,并且针对IC芯片某种特定的功能模式设计该芯片的JTAG控制器。

  1 支持JTAG标准的IC芯片结构

  边界扫描技术的核心就是在IC芯片的输入输出引脚与内核电路之间设置边界扫描结构。JTAG 标准定义了一个4-wire串行总线[2],通过这四条测试线访问边界扫描单元,可以达到测试芯片内核与外围电路的目的。图1示出了支持JTAG标准的IC芯片结构。图中,扫描结构由测试存取通道(TAP)、边界扫描寄存器(BSR)、TAP控制器、指令寄存器(IR)和辅助寄存器等组成。

  1.1 TAP

  TAP是由4-wire串行测试线组成的测试存取通道,JTAG标准定义的所有操作都由这四条测试线来控制。这四条测试线分别是:测试时钟输入线(TCK),测试方式选择输入线(TMS),测试数据输入线(TDI),测试数据输出线(TDO)。

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关键字:FPGA  CPLD  边界扫描  数字系统测试  JTAG

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0610/article_1178.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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