專(zhuān)利名稱：一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信、電子領(lǐng)域的電路板測(cè)試方法，更具體地說(shuō)涉及一種電路板上非邊界掃描器件邏輯簇故障的測(cè)試方法。
但是隨著集成電路的發(fā)展進(jìn)入超大規(guī)模集成電路時(shí)代，電路板的高度復(fù)雜性以及多層印制板、表面封裝(SMT)、球柵陣列(BGA)、圓片規(guī)模集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)技術(shù)在電路系統(tǒng)中的運(yùn)用，使得電路節(jié)點(diǎn)的物理可訪問(wèn)性正逐步削弱以至于消失，電路和系統(tǒng)的可測(cè)試性急劇下降。由于電路板的集成度越來(lái)越大，可供測(cè)試的結(jié)點(diǎn)間距越來(lái)越小，有的甚至完全成為隱性結(jié)點(diǎn)，在這種情況下，如果只采用探針、針床等傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行器件故障測(cè)試就存在很多弊端，甚至無(wú)法進(jìn)行有效測(cè)試。首先是器件引腳間距越來(lái)越小，探針伸上去比較困難，如果一定要將探針伸上去還有可能損傷器件本身；其次有的器件引腳已經(jīng)成為隱性結(jié)點(diǎn)，根本就無(wú)法使用探針，比如BGA封裝的芯片和MCM器件等。這不但使測(cè)試成本在電路和系統(tǒng)總開(kāi)銷(xiāo)中所占的比例不斷上升，測(cè)試周期加長(zhǎng)，而且仍然有很多不可測(cè)的情況存在，因此常規(guī)測(cè)試方法正面臨著日趨嚴(yán)重的測(cè)試?yán)щy。
針對(duì)這種情況，電子測(cè)試的研究方向也從接觸式測(cè)試、測(cè)試針床、測(cè)試分析儀器等傳統(tǒng)測(cè)試方法發(fā)展到了研究在電子系統(tǒng)甚至芯片設(shè)計(jì)時(shí)就考慮系統(tǒng)測(cè)試問(wèn)題的新興設(shè)計(jì)方法——DFT，通過(guò)它來(lái)解決現(xiàn)代系統(tǒng)的測(cè)試問(wèn)題。作為可測(cè)性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，主要有以下幾種掃描通路法、級(jí)敏掃描化、隨機(jī)存取掃描化、掃描置入化、自測(cè)試與內(nèi)建自測(cè)試、邊界掃描BS(BoundaryScan)等。而邊界掃描就是其中一種重要的有效的測(cè)試方法。
邊界掃描BS(Boundary Scan)概念的提出，是為了解決超大規(guī)模集成VLSI的測(cè)試問(wèn)題。1985年，由Philips、Siemens等公司成立的JETAG(Joint EuropeanTest Action Group)提出了邊界掃描技術(shù)，它通過(guò)存在于器件輸入輸出管腳與內(nèi)核電路之間的邊界掃描單元BSC對(duì)器件及其外圍電路進(jìn)行測(cè)試，從而提高了器件的可控性和可觀察性，解決了現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的上述測(cè)試問(wèn)題，可以較方便地完成由現(xiàn)代器件組裝的電路板的測(cè)試。
邊界掃描BS(Boundary Scan)器件的測(cè)試問(wèn)題容易得到解決，而非邊界掃描器件的測(cè)試卻一直沒(méi)有很好的測(cè)試方法。目前，邊界掃描器件越來(lái)越多，但是非邊界掃描器件也仍然大量存在；而且在復(fù)雜電路設(shè)計(jì)中，VLSI和ASIC(專(zhuān)用集成電路)雖然能夠完成電路的許多功能，但并不是所有的邏輯功能都可以集成，相當(dāng)多的功能仍需要采用分離器件或通用集成電路實(shí)現(xiàn)，而它們很少支持邊界掃描。由邊界掃描器件和非邊界掃描器件組裝的混合技術(shù)電路板是常見(jiàn)的情形。
在一個(gè)電路板上，由若干個(gè)非邊界掃描器件組成非邊界掃描器件邏輯簇，當(dāng)邊界掃描器件和非邊界掃描器件邏輯簇混裝的時(shí)候，非邊界掃描器件邏輯簇就不能直接使用邊界掃描的方法進(jìn)行測(cè)試。這時(shí)如果非邊界掃描器件邏輯簇的周?chē)嬖谶吔鐠呙杵骷?，通過(guò)現(xiàn)有的方法就很難簡(jiǎn)單而有效地測(cè)試出該非邊界掃描器件邏輯簇的功能及故障。
以下是現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于邊界掃描器件等的相關(guān)知識(shí)。
如圖2至圖5所示，帶邊界掃描結(jié)構(gòu)的芯片和不帶邊界掃描結(jié)構(gòu)的芯片相比較，主要是多了5個(gè)測(cè)試存取通道TAP(Test Access Port)引腳測(cè)試時(shí)鐘輸入TCK(Test ClocK input)、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入TDI(Test Data Input)、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出TDO(Test Data Output)、測(cè)試模式輸入TMS(Test Mode Select input)和TRST(請(qǐng)給出中文名稱及英文全稱)，同時(shí)多了一個(gè)測(cè)試存取通道TAP(TestAccess Port)控制器、一個(gè)指令寄存器和一組數(shù)據(jù)寄存器，數(shù)據(jù)寄存器又包括邊界掃描單元寄存器、旁路(BYPASS)寄存器，還可能包括器件代碼(IDCODE)寄存器、用戶代碼(USERCODE)寄存器或其余用戶自定義寄存器。下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的六D觸發(fā)器為例進(jìn)行的圖示說(shuō)明。
由圖3和圖4可以看出，帶邊界掃描結(jié)構(gòu)的芯片和不帶邊界掃描結(jié)構(gòu)的芯片相比較，在外部引腳和芯片內(nèi)核之間，多了一些邊界掃描單元，這些掃描單元的一般結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。
芯片正常工作時(shí)，外部引腳和芯片內(nèi)核在邏輯上是直通的，在進(jìn)行芯片外部測(cè)試時(shí)，外部引腳和芯片內(nèi)核在邏輯上是斷開(kāi)的，通過(guò)邊界掃描單元可以控制芯片的外部引腳，或者打出測(cè)試激勵(lì)，或者回收測(cè)試響應(yīng)。這是邊界掃描器件進(jìn)行外部互連測(cè)試的原理，也是利用邊界掃描器件進(jìn)行非邊界掃描器件邏輯簇測(cè)試的原理。
一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，其特征在于通過(guò)與非邊界掃描器件邏輯簇相鄰的邊界掃描器件向該非邊界掃描器件邏輯簇輸出測(cè)試激勵(lì)并捕獲測(cè)試響應(yīng)，進(jìn)而對(duì)該測(cè)試響應(yīng)進(jìn)行比較分析，完成對(duì)該非邊界掃描器件邏輯簇故障的測(cè)試。
所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，包括如下步驟a、將測(cè)試激勵(lì)預(yù)置到BS器件U1相應(yīng)的輸出掃描單元；
b、通過(guò)BS器件U1的掃描單元將測(cè)試激勵(lì)施加到非邊界掃描器件邏輯簇輸入引腳上；c、通過(guò)BS器件U2的掃描單元接收從非邊界掃描器件邏輯簇輸出引腳得到的測(cè)試響應(yīng)；d、將測(cè)試響應(yīng)取回，與對(duì)比數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，得出結(jié)果。
所述的對(duì)比數(shù)據(jù)是該非邊界掃描器件邏輯簇的輸入輸出關(guān)系真值表。
所述的預(yù)置測(cè)試激勵(lì)與取回測(cè)試相應(yīng)，是通過(guò)數(shù)據(jù)串行位移來(lái)完成的。
所述的比較分析步驟，是通過(guò)終端機(jī)來(lái)完成的。
所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，包括一個(gè)在所述的終端機(jī)上預(yù)裝分析軟件的步驟，該預(yù)裝軟件可以根據(jù)響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)完成對(duì)比操作，輸出結(jié)果。
通過(guò)本發(fā)明的非邊界掃描器件邏輯簇測(cè)試方法，利用電路板上現(xiàn)成的邊界掃描器件對(duì)非邊界掃描器件邏輯簇進(jìn)行測(cè)試，并不需要占用昂貴的設(shè)備資源，利用普通計(jì)算機(jī)的并行端口構(gòu)造一臺(tái)虛擬儀器就可以進(jìn)行測(cè)試，而且對(duì)電路板本身的設(shè)計(jì)要求也比較低，只需要將相應(yīng)的邊界掃描器件連成一條鏈，引出測(cè)試行動(dòng)聯(lián)合組織JTAG(Joint test action group)接口即可(JTAG技術(shù)也就是邊界掃描BS技術(shù)，兩者同一個(gè)東西，兩種叫法)。
本發(fā)明是一種低成本高效率的測(cè)試方法，它提高了邊界掃描器件的利用價(jià)值，它不僅在開(kāi)發(fā)調(diào)試階段可以采用，也可以在生產(chǎn)階段采用，還可以在維護(hù)維修階段采用。如果它和系統(tǒng)測(cè)試總線結(jié)合，還可以進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的自檢，具有廣泛的應(yīng)用前景。
圖4是帶邊界掃描器的六D觸發(fā)器結(jié)構(gòu)圖；圖5是BC-1類(lèi)型的邊界掃描單元結(jié)構(gòu)圖；圖6是非邊界掃描器件邏輯簇測(cè)試原理圖；圖7是進(jìn)行非邊界掃描器件邏輯簇測(cè)試的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是一個(gè)實(shí)施例的結(jié)果輸出圖；圖9是另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)果輸出圖。
如圖6所示，是本發(fā)明一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法的原理圖，在圖中BS器件U1和BS器件U2位于非BS器件邏輯簇周?chē)?，包圍該非邊界掃描器件邏輯簇的BS器件就類(lèi)似分布在它周?chē)奶结槨?br> 本實(shí)施例用到的測(cè)試系統(tǒng)如圖7所示，該系統(tǒng)包括三個(gè)部分計(jì)算機(jī)、JTAG控制器和包含待測(cè)非邊界掃描器件邏輯簇被測(cè)板，JTAG控制器與計(jì)算機(jī)的接口，可以采用計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口，比如并行打印口、USB接口、ISA插槽、PCI插槽等，是標(biāo)準(zhǔn)的，而且被公認(rèn)的。此種測(cè)試系統(tǒng)在目前的測(cè)試領(lǐng)域也是應(yīng)用比較廣泛的。
在本實(shí)施例中，通過(guò)與非邊界掃描器件邏輯簇相鄰的邊界掃描BS器件U1向該非邊界掃描器件邏輯簇輸出測(cè)試激勵(lì)并通過(guò)邊界掃描BS器件U2捕獲測(cè)試響應(yīng)，進(jìn)而對(duì)該測(cè)試響應(yīng)進(jìn)行比較分析，完成對(duì)該非邊界掃描器件邏輯簇故障的測(cè)試。具體可以包括以下步驟首先，通過(guò)數(shù)據(jù)串行位移，將測(cè)試激勵(lì)預(yù)置到BS器件U1相應(yīng)的輸出掃描單元。
在本實(shí)施例中，使用到一個(gè)PC機(jī)作為終端機(jī)，負(fù)責(zé)發(fā)出各種指令。該終端機(jī)上預(yù)裝了非邊界掃描器件邏輯簇測(cè)試的軟件系統(tǒng)，這個(gè)軟件主要完成非邊界掃描器件邏輯簇的分析，提取掃描鏈信息和非邊界掃描器件邏輯簇的輸入輸出關(guān)系，根據(jù)非邊界掃描器件邏輯簇內(nèi)部邏輯關(guān)系生成測(cè)試激勵(lì)，并通過(guò)并行口、PCI接口、ISA接口或USB接口等硬件接口將測(cè)試激勵(lì)傳送到JTAG控制器。由JTAG控制器負(fù)責(zé)將測(cè)試激勵(lì)整理成JTAG信號(hào)(TDI、TMS和TCK)并施加到被測(cè)板的待測(cè)非邊界掃描器件邏輯簇上。
然后，通過(guò)與非邊界掃描器件邏輯簇相連的BS器件U1的掃描單元將產(chǎn)生的測(cè)試激勵(lì)施加到非邊界掃描器件邏輯簇輸入引腳上。這時(shí)，該測(cè)試激勵(lì)就會(huì)沿該非邊界掃描器件邏輯簇的輸入引腳，傳向該非邊界掃描器件邏輯簇的輸出引腳。在芯片正常工作時(shí)，外部引腳和芯片內(nèi)核在邏輯上是直通的，在進(jìn)行芯片外部測(cè)試時(shí)，外部引腳和芯片內(nèi)核在邏輯上是斷開(kāi)的，通過(guò)邊界掃描單元可以控制芯片的外部引腳，或者打出測(cè)試激勵(lì)，或者回收測(cè)試響應(yīng)。非邊界掃描器件邏輯簇的輸出引腳會(huì)輸出相應(yīng)的測(cè)試響應(yīng)。
通過(guò)BS器件U2的掃描單元接收從非邊界掃描器件邏輯簇輸出引腳得到的測(cè)試響應(yīng)。
將非邊界掃描器件邏輯簇輸出引腳輸出的測(cè)試響應(yīng)取回，與對(duì)比數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，得出結(jié)果。該測(cè)試響應(yīng)存在兩種可能，與該非邊界掃描器件邏輯簇的真實(shí)值一致或者不一致，這時(shí)，我們可以根據(jù)一個(gè)預(yù)先制定的真值表來(lái)做對(duì)比，當(dāng)輸出的某個(gè)引腳的測(cè)試值與真值表中響應(yīng)的引腳真實(shí)值相同時(shí)，那么，這個(gè)引腳就是正常的，如果與真實(shí)值不同，那么這個(gè)引腳就存在故障，就是通過(guò)這種對(duì)比，來(lái)完成非邊界掃描器件邏輯簇的測(cè)試的。當(dāng)然，該對(duì)比數(shù)據(jù)可以有多種形式，可以是真值表，同樣可以是錯(cuò)誤值表，通過(guò)輸出響應(yīng)與錯(cuò)誤值表的對(duì)比，一樣可以完成認(rèn)定。
在本實(shí)施例中，比較分析工作是通過(guò)終端機(jī)來(lái)完成的，將真值表數(shù)據(jù)預(yù)先輸入到終端機(jī)中，當(dāng)非邊界掃描器件邏輯簇輸出管腳輸出的響應(yīng)得到后，將此響應(yīng)數(shù)據(jù)寫(xiě)入終端機(jī)中，通過(guò)響應(yīng)的比較程序，可以非常容易地得到比較結(jié)果。
如圖8所示，是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)果輸出圖，從該輸出圖中可以看出，該輸出響應(yīng)與該非邊界掃描器件邏輯簇的真值表值是一致的，即說(shuō)明該非邊界掃描器件邏輯簇功能正常。
如圖9所示，是另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)果輸出圖，從該圖中可以看出，該輸出響應(yīng)與該非邊界掃描器件邏輯簇的真值表值是不一致的，即說(shuō)明該非邊界掃描器件邏輯簇存在問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)故障。
本發(fā)明利用電路板上的邊界掃描器件完成由非邊界掃描器件組成的非邊界掃描器件邏輯簇的內(nèi)部故障的在板測(cè)試，成本很低，操作簡(jiǎn)單方便，是一種高效低成本的芯片故障測(cè)試方法，而且不會(huì)對(duì)電路板造成任何損傷，其操作簡(jiǎn)單，無(wú)需要專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員也能進(jìn)行，即使不懂測(cè)試原理也可以進(jìn)行測(cè)試操作，實(shí)驗(yàn)和模擬中，取得了很好的效果。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，其特征在于通過(guò)與非邊界掃描器件邏輯簇相鄰的邊界掃描BS(Boundary Scan)器件向該非邊界掃描器件邏輯簇輸出測(cè)試激勵(lì)并捕獲測(cè)試響應(yīng)，進(jìn)而對(duì)該測(cè)試響應(yīng)進(jìn)行比較分析，完成對(duì)該非邊界掃描器件邏輯簇故障的測(cè)試。
2.如權(quán)利要求1所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，其特征在于包括如下步驟a、將測(cè)試激勵(lì)預(yù)置到BS器件U(1)相應(yīng)的輸出型掃描單元；b、通過(guò)BS器件U(1)的輸出掃描單元將測(cè)試激勵(lì)施加到非邊界掃描器件邏輯簇輸入引腳上；c、通過(guò)BS器件U(2)的輸入掃描單元接收從非邊界掃描器件邏輯簇輸出引腳得到的測(cè)試響應(yīng)；d、將測(cè)試響應(yīng)取回，與對(duì)比數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，得出結(jié)果。
3.如權(quán)利要求2所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，其特征在于所述的對(duì)比數(shù)據(jù)是該非邊界掃描器件邏輯簇的輸入輸出關(guān)系真值表。
4.如權(quán)利要求2或3所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，其特征在于所述的預(yù)置測(cè)試激勵(lì)與取回測(cè)試響應(yīng)，是通過(guò)數(shù)據(jù)串行位移來(lái)完成的。
5.如權(quán)利要求2或3所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，其特征在于所述的比較分析步驟，是通過(guò)終端機(jī)來(lái)完成的。
6.如權(quán)利要求5所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，其特征在于還包括一個(gè)在所述的終端機(jī)上預(yù)裝分析軟件的步驟，該預(yù)裝軟件可以根據(jù)響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)完成對(duì)比操作，輸出結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法。一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測(cè)試方法，其特征在于通過(guò)與非邊界掃描器件邏輯簇相鄰的邊界掃描BS(BoundaryScan)器件向該非邊界掃描器件邏輯簇輸出測(cè)試激勵(lì)并捕獲測(cè)試響應(yīng)，進(jìn)而對(duì)該測(cè)試響應(yīng)進(jìn)行比較分析，完成對(duì)該非邊界掃描器件邏輯簇故障的測(cè)試。本發(fā)明的測(cè)試方法，成本很低，操作簡(jiǎn)單方便，是一種高效低成本的芯片故障測(cè)試方法。
文檔編號(hào)G01R31/26GK1453593SQ0211830
公開(kāi)日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2002年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者李穎悟, 游志強(qiáng), 蘭波, 徐光曉 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司