IEEE 1149.6标准在装备测试性设计中的应用研究.docVIP

IEEE 1149.6标准在装备测试性设计中的应用研究 　　摘 要：边界扫描技术是一种应用于集成电路的测试性结构设计方法，主要用来解决复杂电路的测试问题，而装备中交流耦合、差分信号普在高速数字互联网络普遍应用，对传统上基于直流的故障检测边界扫描技术提出了挑战。本文研究了IEE1149.6的基本原理及其在装备测试性设计中的应用，它完全兼容原有的IEEE1149.1标准，可以很好地对高速数字网络进行测试。 　　关键词：边界扫描；IEEE1149.6；测试性；机内测试 　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.254 　　0 引言 　　测试性设计是为了提高产品自诊断和外部诊断能力，能方便有效地确定产品状态和隔离故障[1]。随着新一代武器装备的日益复杂化，对装备本身的故障诊断能力也提出更高的要求。IEEE 1149.1标准的提出为采用低速高复杂性数字集成电路和高密度表面封装等工艺技术的印制电路板的故障诊断问题提供了良好的解决方案，但是随着新装备电子设备集成化程度的提高，千兆位串行数据通信协议的使用高速增长，在该领域交流耦合差分信号的工程应用逐渐成为主流，特别是同步光纤网络通信，以太网以及带宽和同步光学技术等领域都广泛使用交流耦合技术，IEEE 1149.1越来越难以满足来自于测试、调试和功能等多方面的挑战。为了实现对上述网络的自动化测试，2001年5月，IEEE成立了1149.6工作组，并于2003年3月推出了IEEE 1149.6标准。该标准兼容了IEEE 1149.1标准，沿用已存在的边界扫描测试技术，具有高可靠性、高故障覆盖率和噪声抑制能力强等特点。我国装备在交流耦合差分传输信号测试性设计方面仍然缺乏研究与技术的推广，本文就分析了IEEE 1149.6在装备测试性设计中的适用性并提出了IEEE 1149.6的实现途径，可以对装备中电子设备交流耦合差分信号的测试性设计提供指导。 　　1 IEEE 1149.6简介 　　1.1 标准概述 　　IEEE 1149.6标准在IEEE 1149.1标准的基础上拓展了测试交流耦合或差分耦合互连所需的硬件，它可以兼容IEEE 1149.1标准，仍然沿用IEEE 1149.1标准结构进行测试，它们的基本原理相同，不同的是IEEE 1149.6针对交流耦合、差分互连被测信号制订了专门的测试结构及测试指令。 　　与IEEE 1149.1类似，IEEE 1149.6标准所需的基本结构包含以下几个部分[2]： 　　（1）TAP（测试存取通道）：TAP是访问元器件内嵌入式测试支持功能的通用端口，能够提供PCB或IC测试所需要的数据。IEEE 1149.1标准定义的测试逻辑至少包括TCK（测试时钟信号）、TMS（测试方式选择信号）和TDI（串行测试数据输入信号）3个输入信号的连接和一个TDO（串行测试数据输出信号）连接。若TAP控制器不能上电复位，就要加上输入信号TRST（测试系统复位信号）的连接。TAP的所有的输入和输出必须是专用的。 　　（2）TAP控制器：TAP控制器实现JTAG规范的核心控制器，基本功能是产生时钟信号和控制信号，这些信号是指令寄存器和数据寄存器正常工作所要求的。它可以实现指令寄存器指令信号的装入功能、数据从TDI到移位寄存器及从TDO到移位寄存器的控制功能、数据的捕获/更新/移位操作功能。 　　（3）指令寄存器：主要提供在扫描路径访问数据寄存器所需要的控制和地址信号。 　　（4）数据寄存器：包括器件标志寄存器、旁路寄存器和边界扫描寄存器等，数据寄存器提供了边界扫描测试路径上的数据传输通道，整个工作过程中，及旁路寄存器BYPASS和扫描寄存器是必须参与的寄存器，其它的数据寄存器则可以根据需求选择。器件标志寄存器IDCODE就是一个典型的数据寄存器，IDCODE数据只能读出，它们是芯片生产厂商用来表示这种型号芯片的信息。 　　1.2 交流耦合差分信号测试驱动器与测试接收器 　　在硬件上，IEEE 1149.6的驱动端在1149.1边界扫描单元的基础上添加了输出测试驱动器（OTSG），根据不同的测试指令，OTSG能够产生不同的测试信号。同时，IEEE 1149.6标准在相应的引脚上安置可观测单元（即输入测试接收器），进而允许测试系统从一对差分引脚中的负引脚上捕获数据。其次，IEEE 1149.6还增加了直流/交流选择单元，能够快速切换直流和交流测试方式。给AC/DC选择单元的相关寄存器写入配置数据就可以控制选择不同的测试方式。 　　1.3 用于支持交流耦合差分信号测试的交流（AC）测试指令 　　IEEE 1149.6在IEEE 1149.1标准的基础上增加了新增指令EXTEST_PULSE和EXTEST_TRA