Метод граничного сканирования Boundary-Scan

Как видно из структуры ячейки, путь сканирования TDI ® SI1 ® SO1 ® ¼® SOi-1 ® SIi ® SOi ® SIi+1 ® ¼ ® TDO физически не пересекается с линиями данных PI®PO ячеек граничного сканирования. Таким образом, регистр граничного сканирования является “прозрачным” для самого устройства. Для осуществления операций сканирования отсутствует необходимость переключаться в специальный тестовый

режим. Влияние тестовой логики на функционирование устройства сведено к минимуму. На входных линиях задержка прохождения сигнала может отсутствовать вообще, а на выходных – равна задержке выходного мультиплексора (Output Mux).

Внутренний регистр (Internal register), предусмотренный разработчиком устройства, например, для хранения результирующей сигнатуры проверки устройства, если в нем реализованы средства встроенного самотестирования.

Регистр обхода (Bypass register) – простой, но очень важный элемент в рассматриваемой архитектуре. Он создает кратчайший путь между TDI и TDO, не затрагивая при этом все остальные регистры. Необходимость такого регистра обусловлена ранее оговоренной возможностью соединения нескольких устройств в последовательный путь сканирования. Если нам необходимо иметь доступ не ко всем, а только к некоторым устройствам в цепочке, то остальные устройства устанавливаются в режим Bypass, образуя минимальные задержки прохождения сканируемых данных. Bypass register состоит из одного мультиплексора “2 в 1” и одного D-триггера, синхронизированного прямым фронтом (рис. 7). Отсутствует параллельный вывод данных (в связи с чем, сигнал Update_DR отсутствует в схеме), но есть некоторая особенность с операцией Capture – в регистр может записываться аппаратно реализованное значение 0 (т.е. производится захват значения 0).

Рисунок 7

Регистр Идентификации (Identification register) – необязательный 32-битый регистр с режимами сбора данных и сдвига (рис. 8). 32 бита идентифицируют устройство через следующие поля:

–Бит 0 (младший разряд) всегда равен 1.

–Биты 1 – 11 идентифицируют фирму-изготовителя устройства. Используется краткая форма кода идентификации JEDEC.

–Биты 12 – 27 обеспечивают 16-битное поле свободного формата с серийным номером устройства.

–Биты 28 – 31 обеспечивают 4-битное поле свободного формата, чтобы описать до 16 различных версий того же основного устройства.

Регистр команд (Instruction Register) состоит из собственно сдвигового регистра, некоторой декодирующей логики (в зависимости от количества и типов реализуемых команд) и секции хранения декодированной команды, в которую как только команда поступает, она сразу же поступает на выполнение (рис. 9). Стандарт IEEE 1149.1, во-первых, предписывает, что есть только 3 обязательные команды, необходимые для функционирования аппарата Boundary-Scan, а все остальные являются необязательными (дополнительными), во-вторых, обязательные и дополнительные команды в стандарте только описываются функционально, а их реализация на аппаратном уровне оставлена полностью на усмотрение разработчика. Последнее, кстати, относится ко всему тестовому обрамлению устройства.

Следующие три команды должны обязательно быть реализованы тестовой логикой :

q BYPASS (обход) – команда, устанавливающая Bypass register между TDI и TDO. Код команды – все единицы (число разрядов регистра команд ≥2, поэтому для регистра минимальной длины код команды – 11). Режимы Shift и Capture с «0».

Рисунок 8

Рисунок 9.

q EXTEST (внешнее тестирование) – команда, выбирающая сдвиговый регистр и предназначенная для тестирования внешних соединений между устройствами на плате. Режимы Update (для ячеек, находящихся на первичных выходах устройства), Capture и Shift. Код команды – все нули (00).

Выполнение команды предполагает отключение ядра кристалла от внешних контактов (Mode=1).

q SAMPLE/PRELOAD (последовательность/предварительная загрузка) используется для сканирования значений сигналов, захваченных с внешних контактов устройств в штатном режиме (параллельно выполнению обычных функций устройств), а также для загрузки в регистр сканирования информации, используемой в дальнейшем для тестирования внешних соединений или других функций. Код команды не фиксирован. Режимы Capture и Shift.

Выполнение команды не предполагает отключение ядра кристалла от внешних контактов (Mode=0).

TAP контроллер (TAP controller) (рис. 10 и 11) – необычный автомат. Он имеет вход синхронизации TCK, вход данных TMS и 16 внутренних состояний. Также он имеет 9 выходов (3 – для управления регистром команд, 4 -для управления регистром данных и 2 – общего назначения). Причем переход в некоторое состояние активизируется последовательностью двоичных сигналов на входе TMS.

Рисунок 10 - TAP контроллер

Рисунок 11 – двоичный граф переходов TAP контроллера

Рассмотрим пример использования архитектуры Boundary-Scan для тестирования межсоединений. Пусть дана схема из 3-х устройств с BS-архитектурой (рис. 12), необходимо протестировать целостность линий между 2-м и 3-м устройствами. Последовательность действий состоит из 3-х этапов:

1) Устанавливаем Instruction Register (IR), между TDI и TDO каждого устройства. Это достигается с помощью подачи определенной последовательности на вход TMS TAP контроллеров.

2) Предполагая, что размер IR = 2 бит, вводим последовательность “110000”. Это означает, что в IR 1-го устройства будет загружена команда BYPASS (“11”), а в IR 2-го и 3-го – команда EXTEST (“00”).

3) Подаем очередную последовательность на TMS, которая инициирует выполнение загруженных команд. Таким образом, в 1-м устройстве между TDI и TDO будет включен регистр Bypass, а в двух других - Boundary-Scan register. После этого устройства готовы к выполнению команды EXTEST. Фазы выполнения команды EXTEST:

Shift – задвигается входная тестовая последовательность на Chip2 (SI ® SO).

Update – задвинутые в ячейки значения фиксируются на выходах Chip2 (SO ® PO).

Capture – отклик на тестовую последовательность записывается на Chip3 PI(Chip3) = PO(Chip2), PI(Chip3) ® SO(Chip3).

Shift – сдвигается отклик с Chip3 (SI ® SO) и одновременно задвигается новая тестовая последовательность на Chip2 и т.д

Хотя EXTEST позволяет производить тестирование без привлечения каких-либо дополнительных команд, чаще всего она используется совместно с SAMPLE/PRELOAD, выполняющей роль команды, загружающей информацию в регистр сканирования (в режимах Shift (SI ® SO) или Capture (PI ® SO)).

Рисунок 12

Следует заметить, что прежде чем тестировать систему, необходимо проверить исправность тестера, т.е. целостность регистра сдвига и остальных регистров данных.

 Скачать реферат