1、边界扫描测试技术原理边界扫描测试技术原理员工培训中心2005年11月15日课程目的1、了解边界扫描器件的基本结构；2、了解边界扫描测试技术的原理；3、了解边界扫描描述语言BSDL的基本格式；4、了解边界扫描测试技术的主要应用；5、了解边界扫描JTAG接口的设计规范；课程目录1 引言1.1 JTAG的介绍1.2 边界扫描技术的经济分析 2 边界扫描器件2.1 边界扫描器件的结构2.2 测试存取通道2.3 边界扫描寄存器单元结构2.4 指令寄存器单元结构2.5 TAP控制器2.6 指令寄存器2.7 数据寄存器组3 测试指令课程目录4 主要应用(ICT)4.1 TAPIT4.2 BICT4.3 VI
2、T4.4 VCCT4.5 器件功能（Intest）测试4.9 PLD编程5 JTAG接口电路设计规范1.1 1.1 什么是什么是JTAG JTAG？JTAG:Joint Test Action Group（联合测试工作组）的英文缩写边界扫描要求符合IEEE1149.1（JTAG）标准 BSDL(Boundary-Scan Description Language)边界扫描描述语言 边界扫描测试（Boundary-Scan-TEST）：对符合IEEE1149.1标准的器件，通过BSDL文件生成测试向量，测试器件开路短路的一 种测试方法。1.2 1.2 使用使用JTAGJTAG的好处的好处缩短产品
3、面世时间 降低测试成本 提高产品质量和可靠性 降低PCB成本2.1 2.1 边界扫描器件的结构边界扫描器件的结构2.2 2.2 边界扫描器件的结构边界扫描器件的结构TAPIR decodeInstruction RegisterDesign-Spec.Reg.BS RegisterBypass Reg.(1 bit)Device-ID Reg.TAPCMUXTDOTDITMSTCK011DC1ENSelectTCKEnableClockDRShiftDRUpdateDRClockIRShiftIRUpdateIRReset*TRST*Data Registers332.3 TAP-Test A
4、ccess Port2.3 TAP-Test Access PortTAP 接口必须包括:TCK,TMS,TDI,TDOTCK（Test Clock Input)：测试时钟输入线TMS(Test Mode Selector)：测试方式选择输入线TDI（Test Data Input）：测试数据输入线TDO（Test Data Output）：测试数据输出线/TRST（Test Reset Input）：测试复位输入线，可选2.4 2.4 控制器的控制器的1616位状态机位状态机Test-Logic-resetSelect-DR-ScanSelect-IR-ScanCapture-DRShift
5、-DRExit1-DRPause-DRExit2-DRUpdate-DRCapture-IRShift-IRExit1-IRPause-IRExit2-IRUpdate-IRRun-test/Idle01111111110010001011000000000111TRST=10：TMS=01：TMS=12.5 TAP2.5 TAP控制器控制器TAP控制器是16-states的有限状态机TAP控制器的状态在TCK的上升沿变化TAP 控制器在上电时进入逻辑复位状态Shift-IR state扫描IR，TDO输出有效Shift-DR state扫描DR，TDO输出有效其它状态下TDO 输出无效2.6
6、 TAP2.6 TAP控制器口线功能和关系控制器口线功能和关系1 1TCK为低时Test logic的存储单元保持不变，TCK在上升沿 采样TMS和TDI输入值，在TCK下降沿TDO输出变化测试指令（test instruction)和测试数据（test data）从TDI输入线输入到指令寄存器（instruction register）和各种数据寄存器（various test data registers）2.7 TAP2.7 TAP控制器口线功能和关系控制器口线功能和关系2 2只有在移位时（Shift-DR or shift-IR）TDO输出才有效测试操作受TMS输入的序列 1 和 0
7、控制TRST可以异步复位当TMS在连续五个TCK时钟周期内保持高时，TAP 控制器（TAP controller)也会自动进入测试逻辑复位状态（Test-Logic-Reset）3.1 JTAG3.1 JTAG电路指令电路指令必须提供的Public Instructions可选的Public Instructions BYPASS,SAMPLE/PRELOAD,EXTEST如果有Device Identification Register，必须提供IDCODE；如果是可编程IC，还要提供USERCODE。INTEST,RUNBISTIC厂商可以自定义Public or Private Inst
8、ructions，Public Instructions的资料必须公开。3.2 JTAG3.2 JTAG电路指令码电路指令码BYPASS:全1，IC厂商可以再分配几个其它的binary code.EXTEST:全0，IC厂商可以再分配几个其它的binary code.SAMPLE/PRELOAD,INTEST,RUNBIST,IDCODE,USERCODE:IC厂商自行分配binary code。未分配的binary code表示BYPASS。3.3 BSDL3.3 BSDL简单介绍简单介绍 BYPASS (1111111111),&EXTEST (0000000000),&SAMPLE (0
9、000000101),&IDCODE (0000000110),&USERCODE (0000000111),&CLAMP (0000001010),&HIGHZ (0000001011);FPGA器件EP1C12F256的BSDL文件指令：3.4 BYPASS3.4 BYPASS指令的执行指令的执行TAP Controller Internal LogicBypassRegister(1 bit)TDITDO进入BYPASS状态后，TDI和TDO之间只有1BIT位3.5 EXTEST3.5 EXTEST指令的执行指令的执行进入EXTEST状态后，可以对器件的管脚进行测试3.6 INTEST3
10、.6 INTEST指令的执行指令的执行进入INTEST状态后，对器件的内部逻辑进行测试4.1 4.1 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用TAPITTAPITTAPIR decodeInstruction RegisterDesign-Spec.Reg.BS RegisterBypass Reg.(1 bit)Device-ID Reg.TAPCMUXTDOTDITMSTCK011DC1ENSelectTCKEnableClockDRShiftDRUpdateDRClockIRShiftIRUpdateIRReset*TRST*Data Registers334.2 4.2 边界扫描的主要应用
11、边界扫描的主要应用TAPITTAPIT可以测试到JTAG口线是否正确可以测试到器件IDCODE可以测试到器件边界扫描单元长度可以测试到器件IR的初始值TAPIT:TAP Integrity Test4.3 4.3 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用BICTBICT4.4 4.4 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用BICTBICTBICT:BoundaryScan In Circuit Test需要BS器件的管脚有ICT测试点可以测试到器件管脚的开路可以测试到器件管脚的短路4.5 4.5 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用VITVIT开路检测短路检测4.6 4.6 边界扫描的主要应用边界扫
12、描的主要应用VITVITVIT:Virtual Interconnect TestBS器件之间的互联管脚，不需要有ICT测试点可以测试到器件管脚的开路可以测试到器件管脚的短路4.7 4.7 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用VCCTVCCT4.8 4.8 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用VCCTVCCTVCCT:Virtual Component Cluster Test非BS器件挂在BS器件上，通过BS器件控制非BS器件测试，不需要ICT测试点。可以测试到器件管脚的开路可以测试到器件管脚的短路4.9 4.9 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用PPTPPTClass 1Pure sca
13、n nets.Class 2Partial scan netsthat have at least onescan driver,one scanreceiver,and one non-scandevice lead.Class 3Nets where scan out-putsor tester chan-nels drive non-scan inputs.Class 4Boundary-scan inputsconnected to power or ground.Class 5Non-scan nets withno tester access.Class 6TAP nets.4.1
14、0 4.10 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用PPTPPTPPT:Parallel Port Test通过计算机并口进行BS测试，不需要其他任何设备可以测试到5种类型的网络：纯粹的BS器件之间的网络（VIT）；VCCT的网络；上下拉的网络；有测试点的网络；TAP口的网络。4.11 4.11 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用ILDPILDPCPLDEPLD4.12 4.12 边界扫描的主要应用边界扫描的主要应用ILDPILDPILDP:In line Device Program通过BS器件对各种存储器加载通过BS器件JTAG口直接加载EPLD，CPLD5.1 5.1 边界扫描设计规范边
15、界扫描设计规范JTAG管脚上下拉须符合规范，且都有测试点。尽可能使用2 5PIN插座。尽可能连成一条菊花链。应能保证菊花链的信号质量。DKBA01-200101-010JTAG接口电路设计规范DKBA3551-2001.08ICT可测性设计规范5.2 5.2 边界扫描设计规范边界扫描设计规范1.边界扫描器件要符合JTAG设计规范.1.1 连成链.可作VIT/VCCT测试,减少测试点,降低CAD设计难度,减少物料和夹具成本.1.2 TAP上/下电阻1.3 接到标准的2X5接插件上：1:TCK 3:TDO 5:TMS 7:TRST 9:TDI 2:GND 4:VCC 6:NC 8:3.3V 10:GND1.4 扫描功能的使能及COMPLIANCE_PATTERNSattribute COMPLIANCE_PATTERNSof MPC107:entity is (TEST_L)(1);5.3 5.3 边界扫描设计规范边界扫描设计规范建议J TAG 菊花链接法（TD I 内部无上拉）TDITDOTMS TCK/TRSTTDITDOTMS TCK/TRSTTDITDOTMS TCK/TRSTJU1U2UiVccVccVccVccVcc谢谢！
