边界扫描测试

随着微电子技术进入超大规模集成电路时代，电路的高度复杂性及多层印制板、表面贴装（smt）、圆片规模集成（wsi）和多芯片模块（mcm）技术在电路系统中的运用，使得电路节点的物理可访问性正逐步削减以至于消失，电路和系统的可测试性急剧下降，测试费用在电路和系统总费用中所占的比例在不断上升。针对电路的器件布局日益复杂、元器件复杂的封装、密集的管脚；线路板小型化、线越来越细等这些问题就会给电路的线路检测、线路板故障的检查以及排除和flash、cpld
isp(在线编程)带来很大的麻烦，用传统的ict(线路检测设备)已经很难，甚至不可能解决这些问题，因此人们开始寻求更方便、更快捷的方式来替代传统的检测手段。现在一种叫边界扫描的技术越来越多引起人们的注意，应用比较广泛的是jtag接口协议，基于jtag协议而开发的边界扫描产品也越来越多：
边界扫描测试是在 20 世纪 80 年代中期作为解决 pcb 物理访问问题的 jtag 接口发展起来的，基于jtag协议而开发的边界扫描产品也越来越多。
jtag测试的广泛应用和科技的发展，适用于jtag测试的工业标准也在逐步推进，从Zui初的用于互连测试的ieee 1149.1工业标准，到1999年推出的适合数模混合测试的ieee std 1149.4-1999，再到2000年推出的可以对flash，cpld，fpga进行isp（in system programming系统内编程）的ieee 1532-2000。jtag测试的功能逐渐强大和完善，从而在更多的领域得到越来越广泛地应用，并已成为国际上通用的电路板测试方法。
scanworks测试系统组成
（1） scanworks测试软件结构
scanworks测试软件主要实现两个功能：1. 根据网络表和jtag芯片的bsdl文件，产生包含所需要的测试数据串（脉冲序列代码）的测试程序；
2. 生成存储器和可编程器件在线烧录数据。
scanworks测试软件基本功能还包括：
·生成测试覆盖率报告
·测试错误的分析诊断（管脚级）及图形显示
·程序调试
·执行存储器测试
·可编程器件程序烧录
（2） scanworks测试系统硬件结构
scanworks测试系统硬件的功能：将程序中的测试数据串（脉冲序列代码）转换成实际的脉冲序列，输出给待测电路板，并且接收测试数据回到测试系统中，从而实施测试。简单的讲就是测试系统与待测电路板的通讯接口。
scanworks测试系统硬件基本包括：
·一台pc, windows xp，2000 or nt的操作系统
·卡式jtag控制器（pci-100，pci-400 pci card）
·接口适配盒
·电缆
美国asset intertech:
美国asset intertech边界扫描公司是一家有13年历史,专业从事边界扫描技术开发与研究的公司，其开发的边界扫描工具在销售市场的占有率第一，并且与摩托罗拉，诺基亚，思科等知名公司有着长期良好的合作关系，在边界扫描项目中连续三年获得best in test大奖，参与(ieee1149.1, 1149.4, 1532,1149.6,ijtag)标准的制定，在业内享有良好的口碑和信誉。
美国的asset 公司利用边界扫描的技术开发了的线路检测设备，相对于传统的检测方式，asset公司开发的新产品具有尺寸小、使用方便以及可靠性高等特点。
整个jtag测试系统(pci-400系统)结构如图所示：



jtag测试的硬件连线
pci-400特点:
大容量: 超过7000个零件模型
速度快:2~10秒准确找出故障点，整板测试时间小于30秒（不包括flash编程）
准确率高:可以准确定位至网络或零件脚
数据分析:对故障点进行准确的分析并产生详细的报告
应用范围:
􀁆准确的测试线路的开短路
  解决pcb测试点减少的问题（针对于物理探测点少）
􀁆测试晶片的焊接问题 (特别是bga)
􀁆可以直接在板上通过边界扫描芯片对可编程晶片进行编程（包括flash和cpld等）
􀁆对新产品的测试使用时间短
􀁆快速生产测试可以节省测试时间
􀁆与快速板卡修理
􀁆测试和技术再利用 (产品周期), 随时 –随地测试 – 无需培训 (运行测试)



内部故障定位浏览器：



通过内部故障定位器准确的反应了当前电路板的情况，无需输入复杂的指令来进行操作，通过接口信号传输利用扫描,可以快速的对当前所反映出的错误来进行维修.



边界扫描原理
ieee 1149.1 标准规定了一个四线串行接口(第五条线是可选的)，该接口称作测试访问端口 (tap)，用于访问复杂的集成电路 (ic)，例如微处理器、dsp、asic 和 cpld。 除了 tap 之外，混合 ic内部也包含移位寄存器和状态机，以执行边界扫描功能。 在 tdi(测试数据输入)引线上输入到芯片中的数据存储在指令寄存器中或数据寄存器中。 串行数据从 tdo(测试数据输出)引线上离开芯片。 边界扫描逻辑由 tck(测试时钟)上的信号计时，而且 tms(测试模式选择)信号驱动 tap 控制器的状态。 trst*(测试重置)是可选项，而且可作为硬件重置信号。 在 pcb 上可串行互连多个可兼容扫描功能的 ic，形成一个或多个边界扫描链，每一个链有其自己的 tap。 每一个扫描链提供电气访问，从串行 tap 接口到作为链的一部分的每一个 ic 上的每一个引线。 在正常操作过程中，ic 执行其预定功能，就好像边界扫描电路不存在。 但是，当为了进行测试或在系统编程而激活设备的扫描逻辑时，数据可以传送到 ic 中，并且使用串行接口从 ic 中读取出来。 这样的数据可以用来激活设备核心，将信号从设备引线发送到 pcb 上，读出 pcb 的输入引线并读出设备输出。