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随着新型电子元件广泛采用高密度引脚的表面封装形式,造成传统针床和探头的测试设备难以适应。为此边界扫描技术应运而生,通过预先建立在芯片内部引脚处附加电路的虚拟探头作用,可在计算机控制下直接测试数字电路的工作状态。本文针对板级数字电路中普遍使用的CPLD、FPGA和DSP等主要元件均已能够支持边界扫描的现实条件,提出并开发了一种基于虚拟仪器思想的边界扫描测试与故障诊断系统,从而为数字电路系统的测试提供了一种十分方便、有效的实用工具。所研究的边界扫描测试系统由PC计算机软件和JTAG控制器两个主要部分组成。本文在讨论可测性理论、DES理论、故障诊断算法以及用于边界扫描测试的IEEE 1149.1规范和SVF标准的基础上,阐述了PC计算机软件开发的实现要点。该软件首先通过标准PCB数据文件分析被测电路的连线结构和元件特性,并在指出边界扫描的链路结构后通过BSDL标准文件提取边扫元件的具体边扫特性,进而实现旨在确认边扫器件本身测试功能的完备性测试。本文研究的重点和系统开发的主要内容是具体实现边界扫描测试能力的功能测试方法和连线测试方法。其核心问题是建立测试矢量TPG和预期测试响应ORA,并以此为基础全面实现了板级电路的互连接线测试、芯片内部的功能测试和非边界扫描器件的簇测试。软件操作界面从用户使用的角度出发,不仅给出测试结论,也能展示测试过程,且使一般系统使用者只要了解边界扫描测试的基本概念,并不需要掌握具体内部细节,就可通过本系统软件来使用边界扫描测试技术进行实际电路测试。本文提出和讨论的可测性设计方法,将首先定义故障模型,再建立反映测试过程和测试结果的事件信息集合,并通过仿真实验和分析找出反映故障与事件关系的特征矩阵。然后利用诊断理论归纳信息,最终确定具体故障。本文研究开发的控制器采用并口模拟和USB虚拟仪器两种方式。前者利用PC并口配置下载电缆,再开发底层软件来模拟JTAG工作;后者则利用USB接口交换信息,并可借助底层模块本身的键盘和液晶显示独立执行边界扫描过程。本文以FPGA07和LG06两种PCB电路板作为典型被测对象,说明了边界扫描测试系统的使用方法和测试过程,并给出数字电路系统边界扫描完整测试过程的示范流程。