邊界掃描與處理器仿真測試(05-100)

　　在器件級,邊界掃描路徑與路徑上連接的任何器件的功能完全沒(méi)有關(guān)系。

　　邊界掃描測試由下列過(guò)程組成：

　　·激勵數據串行移入邊界掃描單元。·將激勵數據并行加到電路。·并行地捕獲電路產(chǎn)生的測試結果。·沿著(zhù)掃描路徑串行移出寄存器的數據并分析測試結果。對PCB設計,可通過(guò)全程掃描路徑對器件的互連進(jìn)行特殊的測試。測試過(guò)程為：首先使用測試數據輸入(TDI)移位輸入操作,將激勵值加載到相應的器件輸出掃描單元。其次,使用更新操作加入激勵數據。然后運行捕獲操作,在器件輸入單元捕獲響應數據。最后,調用測試數據輸出(TDO)移位輸出操作將響應值移出。這類(lèi)JTAG測試能確認電路板結構的完整性。如果電路板設計者想從邊界掃描中獲得最大可能的利益,那么電路設計應反映出邊界掃描的特點(diǎn)。事實(shí)上,這些DFT的特性要求是易懂易行,可以很容易設計在電路板上。

　　理想地,所有電路板上邊界掃描器件應連接在一條單一的掃描路徑上;雖然有時(shí)不得不安排幾條掃描路徑,這也是情有可原的。要是讓設計人員在非邊界掃描和實(shí)現了1149.1規范器件之間進(jìn)行抉擇,選擇后者將增加JTAG能驗證的電路板上網(wǎng)格數量。此外,將邊界掃描信號緩沖設在電路板的測試訪(fǎng)問(wèn)口(TAP)處,信號在該口進(jìn)入和取出電路板,將有助于減輕電路板與連接至測試站的電纜之間的阻抗失配。這也能在進(jìn)行測試時(shí)將電路板保持在安全的狀態(tài)。

　　由于邊界掃描是一種數字技術(shù),無(wú)法用來(lái)測試模擬或混合信號電路。目前正在研發(fā)能驗證混合信號的IEEE1149.1標準,但迄今為止,這個(gè)標準還未在器件中廣泛使用。因此,出現模擬或混合器件時(shí),為了彌補JTAG數字性能的不足,應補充相應的測試技術(shù),不然,測試覆蓋范圍就不完整。ICT、生產(chǎn)失效性分析(MDA)和功能測試與JTAG是相輔相成的。實(shí)施這些各具特色的方法,能增加模擬和混合電路的測試覆蓋范圍。

　　仿真測試

　　仿真測試始于上個(gè)世紀八十年代,是在總線(xiàn)基PCB上實(shí)現的。典型地,仿真器替代了電路上某個(gè)器件,并提供硬件輔助的軟件代碼糾錯。三種主要的仿真類(lèi)型包括：處理器仿真、ROM仿真,以及BUS仿真。

　　使用處理器仿真,仿真器替代PCB插座上的處理器,然后對內存和I/O進(jìn)行充分的讀/寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)。ROM仿真則替代引導ROM,用診斷代碼替代處理器的正常引導代碼?？偩€(xiàn)仿真器連接至邊緣連接器的總線(xiàn)插槽,通過(guò)它實(shí)現板上讀/寫(xiě)總線(xiàn)周期測試。

　　這些仿真技術(shù)經(jīng)歷了一段曲折的道路。它在上世紀八十年代和九十年代初大肆流行,但隨后又因處理器速度的增加和插座上ROM與處理器數量的減少而漸漸銷(xiāo)聲匿跡。近年來(lái),由于各類(lèi)微處理器都增強了糾錯能力以及設置了1149.1邊界掃描接口,仿真技術(shù)又出現了復蘇的跡象。此外,在眾多PCB上增設了邊界掃描,也為仿真技術(shù)提供了標準的接入方法。

　　片上仿真器的糾錯功能通常是通過(guò)處理器的1149.1TAP接口訪(fǎng)問(wèn)的。TAP被仿真器使用時(shí),由于有時(shí)還包括附加的2條或3條復位、電源和控制功能控制線(xiàn),因而稱(chēng)為擴展的JTAG(EJTAG)口。眾多廣泛使用的微處理器都設有片上JTAG接口,這些處理器包括Intel Pentium處理器系列;Intel XScale處理器;以及AMD Athlon。盡管各類(lèi)處理器TAP的方法各不相同,但新的IEEE-ISTO5001標準已顯露出某種潛在的標準化趨勢。為了實(shí)現處理器基仿真測試,處理器設計人員已擴充了1149.1指令集,使其包含了供應商專(zhuān)用的指令,允許仿真器控制處理器芯核。測試應用利用處理器上JTAG接口來(lái)控制處理器,反過(guò)來(lái),處理器又可與片上調試硬件功能互動(dòng)。片上調試功能通常有：處理器停機、從內存和I/O讀/寫(xiě)、設置斷點(diǎn)、單步探索代碼以及實(shí)施代碼跟蹤。這些功能既可用于低級軟件調試,又可用于處理器能訪(fǎng)問(wèn)的全部器件和總線(xiàn)的功能測試。

　　更理想的測試覆蓋范圍

　　邊界的掃描測試和處理器基仿真測試相輔相成,在一個(gè)系統內將兩種技術(shù)組合在一起,極大地增加了待測PCB的測試覆蓋范圍。我們以一個(gè)處理器基的電路板(圖2)為例來(lái)說(shuō)明如何用一個(gè)JTAG口來(lái)完成兩種測試技術(shù)。CPU設有1149.1邊界掃描接口。能實(shí)現邊界掃描測試的器件有PCI橋、存儲器控制ASIC、Ethernet控制器和I/O CPLD。測試數據由CAD自動(dòng)生成的,診斷限于節點(diǎn)級,能識別開(kāi)路和短路的正確位置。此外,也可以進(jìn)行SDRAM和閃存的結構性缺陷測試。SDRAM、閃存、視頻控制器、VRAM和16通道A/D是CPU仿真測試范圍。測試手動(dòng)或半自動(dòng)。該測試是功能性的,主要識別失效的功能而不針對節點(diǎn)。

 

　　圖2 典型的微處理器基電路板方框圖