基于邊界掃描的電路板快速測試系統設計

　摘要：本文設計了一套基于邊界掃描的電路板快速測試系統,該系統利用計算機并行端口,通過(guò)適配器發(fā)送、接收測試向量,然后對采集數據進(jìn)行分析,顯示測試結果。本文主要介紹了該系統的硬件結構、軟件思想和診斷策略。經(jīng)實(shí)驗,該系統能夠為維修人員提供有力的支持。

　　1 引 言

　　隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設備中越來(lái)越多的使用大規?？删幊虜底诌壿嬈骷?，如 FPGA 等。這種器件的使用提高了電子設備的性能，增加了可靠性，但是與此同時(shí)復雜的邏 輯關(guān)系、細密的引腳也給設備的維修帶來(lái)了巨大的壓力。維修人員無(wú)法通過(guò)探針來(lái)測量芯片 引腳上的波形，而使用“針床”等專(zhuān)用測試平臺又需要付出很高的成本。邊界掃描技術(shù)的誕 生為這一問(wèn)題提供了一個(gè)新的解決途徑。邊界掃描協(xié)議是聯(lián)合測試工作組（JTAG：Joint TEST action GROUP）提出了，并于1990 年形成了IEEE 1149.1 工業(yè)標準。該標準通過(guò)設置在器件 輸入輸出引腳與內核電路之間的邊界掃描單元對器件及外圍電路進(jìn)行測試，從而提高了電路 板的可測性。邊界掃描就像一根“虛擬探針”，能夠在不影響電路板正常工作的同時(shí)，采集 芯片引腳的狀態(tài)信息，通過(guò)分析這些信息達到故障診斷功能。本文針對當前復雜數字電路板 快速測試難的現狀，設計了一套基于邊界掃描的電路板測試系統，利用該系統可以對含有邊 界掃描接口的復雜數字電路板進(jìn)行快速診斷，幫助維修人員進(jìn)行維修。

　　2 基于邊界掃描的電路板測試系統設計

　　2.1 設計需求

　?。?）對于包含邊界掃描接口的電路均可測試，用戶(hù)需根據實(shí)際情況自定義被測電路板JTAG 掃描鏈結構。

　?。?）既能在線(xiàn)對電路板上邊界掃描鏈路及接口信號進(jìn)行采集，又能在離線(xiàn)狀態(tài)實(shí)現對電路 板上模塊的測試功能。

　?。?）能夠實(shí)現數據的顯示、錄制、分析，預置系統觸發(fā)、停止條件的功能。

　?。?）對采集到的信號進(jìn)行快速分析，產(chǎn)生測試報告供維修人員使用。

　　2.2 基本結構及工作原理

　　該系統包括一臺計算機和一個(gè)邊界掃描適配器，兩者使用計算機并口相連，其整體結構 框圖如圖1 所示。

　　使用該邊界掃描測試系統進(jìn)行測試時(shí)應首先進(jìn)行電路板上掃描鏈的測試，確保掃描鏈正 常。然后根據實(shí)際情況選擇進(jìn)行在線(xiàn)功能測試或者離線(xiàn)功能測試。在線(xiàn)功能測試即電路板不 脫離設備，通過(guò)采集電路板內邊界掃描單元及電路板接口的數據判斷電路板工作狀態(tài)和故障 分布情況。此步驟適合于對電路板進(jìn)行快速診斷、快速維修時(shí)使用。離線(xiàn)功能測試即電路板 脫離設備，在連接好電源后，由測試系統對電路板進(jìn)行信號加載，分模塊對整個(gè)電路進(jìn)行測 試。此步驟適合于對故障電路板維修時(shí)使用。如果懷疑系統自身出現故障，可以通過(guò)自測試 進(jìn)行診斷。